Stazione meteo domestica. Schema, descrizione

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Stazione meteorologica domestica. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Per osservare il tempo vengono solitamente utilizzati diversi strumenti, ciascuno dei quali misura un parametro. Recentemente sono apparse in vendita stazioni meteorologiche elettroniche portatili di fabbricazione straniera, ma sono piuttosto costose. L'autore di questo articolo ha cercato di sviluppare un progetto amatoriale per un dispositivo del genere.

La stazione meteorologica può misurare tre parametri: velocità del vento, temperatura e pressione atmosferica. Le informazioni vengono visualizzate una per una (ogni 6 s) su un indicatore LED a quattro cifre e sette elementi. Altre quattro cifre visualizzano costantemente l'ora corrente: ore e minuti con punto decimale lampeggiante.

Lo schema della stazione meteorologica è mostrato in fig. uno.

(clicca per ingrandire)

Il dispositivo si basa su un microcontrollore (microcomputer a chip singolo) KM1816BE51 o KM1816BE751 (DD1). Un multiplexer a tre canali basato su chip DD5, DD6 fornisce la connessione alternativa di uno dei tre sensori. Successivamente, il segnale va all'amplificatore DA2 e quindi all'ingresso del convertitore tensione-frequenza DA3.

La configurazione della stazione meteorologica può variare. Ad esempio è possibile misurare la temperatura tramite due canali (esterno e interno) e la pressione tramite un terzo

Le informazioni sul display a otto bit provengono dal controller tramite un canale seriale. Ciò consente di spostare il display (insieme ai registri e ai decoder DD2-DD4) per una distanza considerevole.

Tutto il controllo (impostazione di ore, minuti, accensione e spegnimento dei canali) viene effettuato tramite tre pulsanti SB1-SB3. Utilizzando il pulsante SB1 si selezionano le ore, i minuti, un canale di misura, si impostano le ore o i minuti verso il basso, oppure si spegne il canale se i punti decimali del parametro selezionato lampeggiano. Utilizzando il pulsante SB3 l'orologio viene regolato verso l'alto e il canale viene attivato se i punti decimali del parametro selezionato lampeggiano. Il pulsante SB2 esegue la funzione “installazione/selezione”. Funziona in modalità trigger. Se, dopo aver selezionato un parametro (uno dei pulsanti SB1, SB3), si preme SB2, i punti decimali del parametro selezionato iniziano a lampeggiare, ora è possibile impostare il parametro utilizzando i pulsanti SB1 e SB3.

I segnali dal controller in sequenza, dopo 6 s, collegano il sensore successivo all'ingresso dell'amplificatore DA2. In sincronia con la selezione del sensore sull'ingresso DA3, l'offset positivo cambia. Questo microcircuito genera un segnale di uscita, la cui frequenza dipende linearmente dalla tensione di ingresso.

È necessario impostare l'offset iniziale per tutti i sensori, compresi quelli che funzionano da zero (sensore della velocità del vento), poiché per determinare il segno della temperatura, dal software viene sottratta una costante 3000 (decimale) dal risultato ottenuto, e il programma per l'elaborazione del risultato della misurazione è lo stesso per tutti e tre i canali. Ciò rende il dispositivo più flessibile: non esiste un legame rigido dei sensori con determinati canali, è possibile collegare sensori di temperatura su due o tre canali, è possibile utilizzare uno qualsiasi dei canali per sensori sperimentali fatti in casa (sensore di umidità, ad esempio).

Dall'uscita del chip DA3 viene fornito un segnale a impulsi all'ingresso del primo timer/contatore del microcontrollore. In questo caso, il secondo timer è programmato come divisore di frequenza dell'orologio e genera un segnale a 625 Hz per l'indicazione dinamica (scansione del display) e un intervallo di tempo di 1 s, durante il quale il primo timer conta gli impulsi da DA3. Successivamente, la costante 3000 (decimale) viene sottratta dal numero a due byte risultante nel primo timer, il valore assoluto del risultato viene diviso per 4, arrotondato, viene eseguita una correzione decimale e gli zeri non significativi vengono soppressi.

Le informazioni vengono emesse tramite la porta seriale in modalità di trasmissione sincrona (registro a scorrimento). Le informazioni sul canale, che cambiano ogni 6 s, vengono visualizzate sull'indicatore a quattro cifre destro (HG3, HG4) e ore e minuti - a sinistra (HG1, HG2).

Il condensatore C9 è un condensatore di regolazione della frequenza, da qui i requisiti speciali per la sua precisione e TKE. Puoi usare K31-10. La capacità del condensatore C9 è 4020±40 pF. Condensatore C8 - con una tolleranza del 5%. Il costoso microcircuito KM1816BE751 (alloggiamento UFPZU in ceramica) può essere sostituito con un AT89S52 con memoria di programma flash. La tabella mostra il firmware del controller DD1.

(clicca per ingrandire)

Il sensore di temperatura RK1 è un resistore in rame ESM-03-GR23. È facile realizzarlo da soli: dal filo di rame con un diametro di 0,15 mm, avvolgere una bobina con un diametro di 50 mm e, dandole una forma allungata, posizionarla nell'astuccio di una penna a sfera, dopo aver versato prima il sigillante VGO-1 dentro. Se si prevede che il dispositivo utilizzi un solo sensore di temperatura, non è necessario regolare con precisione la sua resistenza: R = 50 ± 5 Ohm. È possibile utilizzare anche un sensore di temperatura integrato K1019EM1, ma poiché con una corrente nominale di 1 mA e temperatura nulla la tensione sul sensore pari a 2,73 V porterà in saturazione l'amplificatore DA2, la polarizzazione iniziale deve essere applicata all'ingresso invertente del DA2. In questo caso è necessario installare la resistenza R' e il dissaldatore R18.

I sensori di pressione atmosferica assoluta sono prodotti da aziende nazionali: MIDA-DA-53 (MIDA, Ulyanovsk), TDM2-A, PAD-K01 (ZAO ICNT, Zelenograd). I sensori delle società straniere Bosch e Motorola sono più costosi di quelli nazionali. Ad esempio, il sensore MRX 2200AP della Motorola costa 15 dollari ed è inferiore ai nostri sensori nei parametri principali: sensibilità e dipendenza dalla temperatura. Tale sensore può essere acquistato sui mercati radiofonici.

Un possibile progetto del sensore di velocità del vento è mostrato in fig. 2.

Stazione meteorologica domestica

Qui: 1 - un cono di ferro zincato (diametro alla base - 80 mm, altezza - 75 mm); 2 - schermo protettivo in ferro zincato (saldato all'asse); 3 - cuscinetti in caprolon; 4 assi con un diametro di 8 mm in acciaio inossidabile; 5 - dinamo tachimetrica G1 (motore elettrico DPN-ZON-19); 6 - raccordo costituito da un tubo di gomma (è preferibile utilizzare la gomma a vuoto); 7 - parentesi; 8 - cilindro; 9 - ferri da maglia in acciaio con un diametro di 4 e una lunghezza di 320 mm.

L'installazione di una stazione meteorologica implica la sua calibrazione utilizzando termometri e barometri industriali. È più difficile (a causa della mancanza di un dispositivo di riferimento) calibrare il canale di misurazione della velocità del vento. Con quelli mostrati in Fig. 2 taglie e l'utilizzo del motore elettrico DPM-ZON-19 come dinamo tachimetrica, sperimentalmente è stata ottenuta la seguente dipendenza: U-740·n, dove U è la tensione generata dalla dinamo tachimetrica in millivolt; n è la velocità del vento in metri al secondo.

I resistori trimmer R24-R26 regolano il bias e R12-R14 regolano la pendenza di conversione.

L'anemometro sarà molto più preciso e sarà più semplice se al posto della dinamo tachimetrica si utilizza un fotodiodo LED con un otturatore che ruota tra di loro. Il segnale del fotodiodo può essere applicato direttamente all'ingresso del microcontrollore.

Tabella del firmware

Autore: S. Semiletnikov, Mosca

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