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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Сытая женщина становится романтичней 29.08.2015 Ученые Дрексельского университета исследовали связь между едой и романтическими чувствами у женщин. В ходе эксперимента у молодых девушек оценивали активность разных зон мозга, причем одновременно им показывали картинки романтического содержания, а сами барышни шли на эксперимент либо голодными, либо хорошо поевшими. Оказалось, что женский мозг живее реагирует на романтические образы как раз после еды - нейроны системы подкрепления, отвечающей за чувство удовольствия, активировались сильнее на полный желудок. Причем, что любопытно, отклик системы подкрепления в данном случае был такой же, как на еду. Некоторое время назад та же команда нейробиологов ставила похожие опыты с теми девушками, которые какое-то время придерживались диеты, с теми, кто прямо сейчас были на диете, и с теми, кто диетами никогда не увлекался. Выяснилось, что мозг женщин, которые когда-то ограничивали себя в питании, реагирует на вкусную еду сильнее, чем у двух других групп. То есть на изображение шоколадного торта центры удовольствия срабатывали сильнее, чем на картинку с морковкой, и такая реакция происходила опять же у поевших участниц эксперимента. Тогда был сделан вывод, что опасность приобрести избыточный вес более всего угрожает тем, кто уже бросил диету: даже плотно поев, они с большей готовностью съедят еще что-нибудь "вкусненькое". Но поскольку система подкрепления реагирует не только на еду, но и на прочие потенциально приятные стимулы, было решено повторить то же самое, только уже с сексуально-романтическими образами. Среди участниц эксперимента снова были те, кто увлекался диетами, и те, кто жил без диет, - и активность мозга в ответ на романтические знаки у первых даже сильнее напоминала реакцию центров удовольствия на еду. В целом же общий вывод таков: предчувствие удовольствия от "отношений" и от еды обрабатывается во многом одними и теми же нейронными структурами; то, что после еды реакция на "романтику" усиливается, может говорить о том, что нейроны, ранее занимавшиеся едой, теперь освободились для нового источника удовольствия. Правда, проявляется ли это в общении с потенциальным партнером, станет ясно только после дополнительных психологических исследований.

Другие интересные новости:

▪ Самокат Segway Ninebot с дистанционным управлением

▪ Астму лечат радиоволнами

▪ Видеорегистратор Transcend DrivePro 520 записывает снаружи и внутри машины

▪ Перспективы альтермагнетизма для сверхбыстрой электроники

▪ Кровь акул против онкологии

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Музыканту. Подборка статей

▪ статья Старик Державин нас заметил и, в гроб сходя, благословил. Крылатое выражение

▪ статья Какую работу на Руси выполняли плевками? Подробный ответ

▪ статья Наблюдение за деятельностью желудка и кишечника. Медицинская помощь

▪ статья Электронно-механический привод бензонасоса. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Отражение звука. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025