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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Возраст и лишний вес 01.10.2017 Пожилые люди склонны к полноте - пусть не все, но многие. И даже если в молодости у человека был нормальный вес, велика вероятность, что со временем этот вес выйдет из-под контроля. Более того, пожилым сбросить лишние килограммы бывает обычно непросто, несмотря на все предпринимаемые усилия. Исследователи из Йеля полагают, что возрастной полнотой мы обязаны иммунитету, который к старости начинает барахлить. Иммунные клетки есть в самых разных тканях и органах, есть они и в жировой ткани тоже. Проблема в том, что сидящие в брюшном жире иммунные макрофаги (специальные клетки, чья задача - следить за инфекцией и вовремя бить тревогу) с возрастом начинают без нужды генерировать воспалительные сигналы, а эти сигналы, в свою очередь, в буквальном смысле действуют на нервы, пронизывающие жировую ткань. Эксперименты на пожилых мышах доказали, что если макрофаги подавляли активность воспалительных рецепторов, то жир у старых мышей начинал расщепляться с той же скоростью, что и у молодых. Есть и другой способ омолодить иммунные клетки - подавить активность фермента, который накапливается в них по мере старения. Фермент этот называется моноаминооксидаза-А, или МАОА, про который часто можно услышать, что он связан с разными психоневрологическими проблемами. Некоторые антидепрессанты подавляют активность МАОА, и, возможно, в перспективе на их основе удастся сделать какие-нибудь препараты, которые будут обеспечивать нормальное общение между жировой тканью и нервами, нормализуя тем самым жировой метаболизм.

Другие интересные новости:

▪ Игровые ПК Acer Predator AG3-605

▪ Нанопровода диаметром в три атома

▪ Панцири креветок укрепят бетон

▪ Увеличение жизни ультрахолодных молекул

▪ Черная дыра для микроволн

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта И тут появился изобретатель (ТРИЗ). Подборка статей

▪ статья Связи с общественностью. Шпаргалка

▪ статья Какой формы дождевые капли? Подробный ответ

▪ статья Цикламен. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Усовершенствование параметрического стабилизатора напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Защита аккумуляторной батареи ИБП от перезарядки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025