Барограф. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Прибор предназначен для регистрации изменений атмосферного давления во время полета модели летательного аппарата. Он построен на микроконтроллере семейства MCS-51 и микросхеме энергонезависимой памяти. Аналого-цифровое преобразование реализовано программно. Записанная информация может быть передана в компьютер и использована, например, для построения графика высоты полета.

Выполнение измерений - едва ли не самая распространенная "профессия" микроконтроллеров. При этом напряжение, пропорциональное измеряемому параметру, предварительно преобразуется в цифровой эквивалент - многоразрядный двоичный код. По завершении этой операции микроконтроллер получает от аналого-цифрового преобразователя (АЦП) сигнал готовности передать ему результат в параллельном или последовательном виде.

Рис. 1 (нажмите для увеличения)

Такое решение, однако, не всегда оправдано, так как необходимость применения АЦП в виде отдельной микросхемы или даже встроенного в микроконтроллер неизбежно увеличивает стоимость устройства, а иногда и его энергопотребление. Во-вторых добавление в конструкцию микросхемы АЦП усложняет устройство и снижает его надежность, так как между ней и микроконтроллером требуется организовать множество электрических связей.

Но зачастую, особенно при невысоких требованиях к скорости выполнения аналого-цифрового преобразования, его можно реализовать с помощью несложной программы для дешевого микроконтроллера, не имеющего встроенного АЦП.

В барографе, схема которого изображена на рисунке, использован все еще популярный микроконтроллер АТ89С2051 (DD1) без встроенного АЦП, по архитектуре и набору команд относящийся к семейству MCS-51. Датчик атмосферного давления - МРХ4115А (В1). Пропорциональное измеряемому давлению выходное напряжение датчика, усиленное ОУ DA1.1, подано на один из входов встроенного в микроконтроллер компаратора напряжения. На другой его вход поступает линейно нарастающее напряжение, образующееся на конденсаторе С5 при его зарядке стабильным током источника на стабилитроне VD1 и транзисторе VT2. Отклонение закона изменения этого напряжения от линейного не превышает ±0,3 %.

Результат преобразования - подсчитанное внутренним таймером-счетчиком микроконтроллера число импульсов, поступивших на его вход с момента начала нарастания напряжения на конденсаторе до зафиксированного компаратором момента его равенства усиленному напряжению датчика. После этого микроконтроллер формирует на выходе Р1.4 импульс, открывающий транзистор VT1. Конденсатор С5 разряжается через резистор R10 и открытый транзистор, после чего цикл измерения повторяется.

Таймер работает в режиме Mode 0, он восьмиразрядный, на его счетный вход поступают импульсы с частотой кварцевого генератора микроконтроллера, деленной на 12, прошедшие предварительный пятиразрядный делитель. При частоте кварцевого резонатора ZQ1 Fкв=11,059 МГц, частота счетных импульсов равна

Fсч = Fкв/(12*2⁵) = 11059/384 = 28,8 КГц.

Поскольку в регистре ТНО микроконтроллера сохраняется состояние предварительного делителя на момент окончания счета, общая разрядность результата преобразования достигает 13.

Если барограф включен с нажатой кнопкой SB1, результаты преобразования сохраняются в микросхеме энергонезависимой памяти 24LC02B (DS1), соединенной с микроконтроллером по интерфейсу I2C. Если же в момент включения питания кнопка SB1 оставалась не нажатой, вся ранее записанная в энергонезависимую память информация через разъем XS1 побайтно отправляется на вход RXD СОМ-порта компьютера. Принять ее может любая терминальная программа, запущенная на компьютере.

Формирователем выходного сигнала, соответствующего стандарту RS-232, служит ОУ DA1.2, включенный как компаратор. Хотя в предлагаемом читателям варианте программы микроконтроллера прием информации от компьютера не предусмотрен, необходимый для этого преобразователь уровня в барографе имеется. Он собран на транзисторе VT3.

Разъем XS1 необходимо присоединять к разъему СОМ-порта компьютера непосредственно или с помощью "модемного" (без перекрестных связей) кабеля. В большинстве случаев достаточно иметь в кабеле всего два провода - цепи RXD и SG. Для организации приема барографом информации, передаваемой компьютером, потребуется еще один, TXD. Остальные пять проводов и перемычки между контактами разъема XS1 нужны лишь для правильной работы компьютерных программ, формирующих управляющие сигналы DTR и RTS и анализирующих состояние входов DCD, DSR и CTS. В программе микроконтроллера скорость работы его последовательного порта задана равной 9600 Бод.

Питается барограф от двух гальванических батарей напряжением 9 В (например, "Крона"). При разработке программы были использованы находящиеся на сайте компании Atmel примеры реализации связи по интерфейсу I2C микроконтроллера АТ89С2051 с микросхемой памяти.

Автор: К. Дунаев

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Создан самый легкий материал для экранирования электромагнитных волн 07.07.2020 Электродвигатели и электронные устройства генерируют электромагнитные поля, которые иногда необходимо экранировать, чтобы не влиять на соседние электронные компоненты или передачу сигналов. Высокочастотные электромагнитные поля могут быть защищены только проводящими оболочками, закрытых со всех сторон. Часто для этой цели используются тонкие металлические листы или металлизированная фольга. Однако для многих применений такой экран слишком тяжелый или слишком плохо адаптируемый к заданной геометрии. Идеальным решением будет легкий, гибкий и долговечный материал с чрезвычайно высокой эффективностью экранирования. Прорыв в этой области был достигнут исследовательской группой во главе с Чжихуэй Цзеном и Густавом Нистремом. Специалисты использовали нановолокна из целлюлозы в качестве основы для аэрогеля, являющегося легким, высокопористым материалом. Волокна целлюлозы получают из древесины и благодаря своей химической структуре обеспечивают широкий спектр химических модификаций, поэтому они стали очень популярным объектом исследования. Важнейшим фактором при обработке и модификации этих целлюлозных нановолокон является способность производить микроструктуры определенным образом и интерпретировать достигнутые эффекты. Ученым удалось изготовить композицию из целлюлозных нановолокон и серебряных нанонитей и тем самым создать сверхлегкие тонкие структуры, обеспечивающие превосходную защиту от электромагнитного излучения. Эффект материала впечатляет: при плотности всего 1,7 миллиграмма на кубический сантиметр аэрогель из армированной серебром целлюлозы обеспечивает экранирование более 40 дБ в диапазоне частот радиолокационного излучения высокого разрешения (от 8 до 12 ГГц), другими словами: практически все излучение в этом диапазоне частот перехватывается материалом. Не только правильный состав целлюлозных и серебряных проволок является решающим для экранирующего эффекта, но и структура пор материала. Внутри пор электромагнитные поля отражаются назад и вперед и дополнительно вызывают электромагнитные поля в композиционном материале, которые нейтрализуют существующее поле. Чтобы создать поры оптимального размера и формы, исследователи размещают материал в предварительно охлажденные формы и позволяют ему медленно вымерзать. Рост кристаллов льда создает оптимальную структуру пор для демпфирования полей.

Другие интересные новости:

▪ Изучаются штаны императора

▪ Новые 14-амперные модули преобразования напряжения в корпусе EXCALIBUR

▪ Первый в мире анализ крови на меланому

▪ Электромобиль-трансформер Audi Activesphere

▪ Благотворительность слегка развращает

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрические счетчики. Подборка статей

▪ статья История экономических учений. Шпаргалка

▪ статья Как родилась идея написания романа Бойцовский клуб? Подробный ответ

▪ статья Цитрон. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Бронзовые лаки. Простые рецепты и советы

▪ статья Нормы испытаний электрооборудования и аппаратов электроустановок потребителей. Допустимые значения сопротивлений контактных систем разъединителей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026