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:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Замкнутая экосистема для выращивания растений 22.08.2025 Современное сельское хозяйство сталкивается с серьезными вызовами: рост населения, изменение климата и необходимость сокращать воздействие на природу требуют новых решений. Одной из самых перспективных технологий стала концепция полностью герметичной теплицы с повышенным давлением, где условия для растений регулируются без контакта с внешней средой. В августе 2025 года канадская компания Rimaco Greens представила первую в мире демонстрационную платформу такого типа. По словам Анджелы Солано, CEO и соучредителя компании, ключевая цель проекта заключается не только в увеличении урожайности и улучшении качества продукции, но и в снижении энергозатрат при минимальном воздействии на окружающую среду. Она подчеркивает, что замкнутый цикл позволяет контролировать все параметры климата, исключая неконтролируемое проникновение внешнего воздуха. Главным техническим решением стало использование теплообменника на основе 246 кубических метров воды. Этот огромный объем жидкости служит аккумулятором тепловой энергии, что позволяет стабильно регулировать температуру и влажность, а также возвращать конденсат обратно в систему. Таким образом, вода не теряется, а непрерывно циркулирует, создавая полностью автономную среду. Интересно, что в проекте нашли применение технологии, заимствованные из нефтегазовой отрасли. Рикардо Солано, технический директор Rimaco Greens, отметил, что здесь не используются традиционные системы кондиционирования или вентиляции. Управление климатом осуществляется благодаря интеграции потоков воздуха и воды и аккумулированной тепловой энергии, что делает теплицу принципиально отличной от существующих аналогов. Помимо высокой технологичности, система демонстрирует и значительный экологический потенциал. Отсутствие прямого обмена воздухом с внешней средой исключает необходимость фильтрации и позволяет поддерживать в теплице стерильные условия, что минимизирует риск заражений и сокращает потребность в химической обработке растений. Проект уже привлек внимание как в Канаде, так и за ее пределами. Он получил государственный грант, а также признание международной платформы SVG Ventures THRIVE, базирующейся в Кремниевой долине. Это подчеркивает значимость разработки не только для местного сельского хозяйства, но и для глобальной аграрной индустрии. В настоящее время в Альберте завершается строительство пилотного объекта в Центре энергетических инноваций Rimaco Greens. После его запуска компания планирует перейти к серийному производству и сбору сертифицированных данных, которые подтвердят экономическую и технологическую эффективность решения. Герметичная теплица Rimaco Greens может стать важнейшим шагом к формированию нового стандарта в растениеводстве. Если технология подтвердит свою результативность, она способна изменить сам подход к выращиванию культур, сделав его более устойчивым, экономичным и независимым от внешних условий.

Другие интересные новости:

▪ Здоровье смолоду

▪ О пользе пешего хождения

▪ В Солнечной системе существовала алмазная планета

▪ Медь для больницы

▪ Перья динозавра

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Личный транспорт: наземный, водный, воздушный. Подборка статей

▪ статья В доме повешенного не говорят о веревке. Крылатое выражение

▪ статья Почему обновление компьютерной программы называется патчем? Подробный ответ

▪ статья Монтажник систем вентиляции, кондиционирования воздуха, пневмотранспорта и аспирации. Должностная инструкция

▪ статья Цветные туши. Простые рецепты и советы

▪ статья Резисторы. Цветовая маркировка фирмы PHILIPS. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026