Домашня метеостанція. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Домашня метеостанція. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Регулятори потужності, термометри, термостабілізатори

Коментарі до статті

Для спостереження за погодою зазвичай використовують кілька приладів, кожен із яких вимірює один параметр. Останнім часом у продажу з'явилися портативні електронні метеостанції зарубіжного виробництва, але досить дорогі. Автор запропонованої статті спробував розробити аматорську конструкцію такого пристрою.

Метеостанція може вимірювати три параметри: швидкість вітру, температуру та атмосферний тиск. Інформація по черзі (через 6 с) виводиться на чотирирозрядний семіелементний світлодіодний індикатор. Ще чотири розряди постійно відображають поточний час: години і хвилини з децимальною точкою, що миготить.

Схема метеостанції показано на рис. 1.

(Натисніть для збільшення)

В основі пристрою - мікроконтролер (однокристальна мікроЕОМ) КМ1816ВЕ51 або КМ1816ВЕ751 (DD1). Триканальний мультиплексор на мікросхемах DD5, DD6 забезпечує послідовне підключення одного з трьох датчиків. Далі сигнал надходить на підсилювач DA2, а потім на вхід перетворювача напруга-частота DA3.

Конфігурація метеостанції може бути різною. Наприклад, двома каналами можна вимірювати температуру (на вулиці та в будинку), а по третьому - тиск

Інформація на восьмирозрядний дисплей надходить з контролера послідовним каналом. Це дозволяє виносити дисплей (разом з регістрами та дешифраторами DD2-DD4) на значну відстань.

Все керування (установка годин, хвилин, увімкнення та вимкнення каналів) здійснюється трьома кнопками SB1-SB3. Кнопкою SB1 роблять вибір годин, хвилин, каналу вимірювання, встановлення годин або хвилин у бік зменшення або вимкнення каналу, якщо блимають децимальні точки вибраного параметра. Кнопкою SB3 коригують годинник у бік збільшення і включають канал, якщо блимають децимальні точки вибраного параметра. Кнопка SB2 виконує функцію "Встановлення/Вибір". Вона працює у тригерному режимі. Якщо після вибору параметра (однієї з кнопок SB1, SB3) натиснути SB2, децимальні точки у вибраного параметра починають блимати, тепер можливе встановлення параметра кнопками SB1 і SB3.

Сигнали від контролера послідовно через 6 с підключають черговий датчик до входу підсилювача DA2. Синхронно із вибором датчика на вході DA3 змінюється позитивне усунення. Ця мікросхема формує на виході сигнал, частота якого лінійно залежить від напруги на вході.

Задавати початкове усунення необхідно всім датчикам, зокрема і датчикам, працюючим від нуля (датчик швидкості вітру), оскільки визначення знака температури з отриманого результату програмно віднімається константа 3000 (десяткове), а програма обробки результату вимірювання однакова всім трьох каналів. Це робить прилад більш гнучким: немає жорсткої прив'язки датчиків до певних каналів, можливе підключення на двох або трьох каналах датчиків температури, можна використовувати будь-який канал для саморобних експериментальних датчиків (датчик вологості, наприклад).

З виходу мікросхеми DA3 імпульсний сигнал надходить на вхід першого таймера/лічильника мікроконтролера. При цьому другий таймер запрограмований як дільник тактової частоти і формує сигнал 625 Гц динамічної індикації (сканування дисплея) і інтервал часу 1 с, протягом якого перший таймер підраховує імпульси від DA3. Далі з отриманого двухбайтового числа першому таймері віднімається константа 3000 (десяткове), абсолютне значення результату ділиться на 4, округляється, виробляється десяткова корекція і гасіння незначних нулів.

Виведення інформації здійснюється через послідовний порт у режимі синхронної передачі (зсувний регістр). Канальна інформація, змінюючись кожні 6 с, відображається на правому чотирирозрядному індикаторі (HG3, HG4), а години та хвилини – на лівому (HG1, HG2).

Конденсатор С9 є частотоздатним, звідси особливі вимоги до його точності та ТКЕ. Можна застосувати К31-10. Місткість конденсатора С9 - 4020±40 пФ. Конденсатор С8 – з допуском 5%. Дорогу мікросхему КМ1816ВЕ751 (керамічний корпус УФПЗП) можна замінити на AT89S52 із флеш-пам'яттю програм. У таблиці дана прошивка контролера DD1.

(Натисніть для збільшення)

Датчиком температури RK1 є мідний резистор ЕСМ-03-ГР23. Його легко виготовити і самому: з мідного дроту діаметром 0,15 мм намотати бухту діаметром 50 мм і, надавши їй подовжену форму, помістити у футляр від кулькової ручки, попередньо заливши туди герметик ВГО-1. Якщо в приладі передбачається використовувати тільки один термодатчик, немає необхідності в точному підганянні кг його опору: R = 50 ± 5 Ом. Можна застосувати і інтегральний термодатчик К1019ЕМ1, але так як при номінальному струмі 1 мА і нульовій температурі напруга на датчику, що дорівнює 2,73 В, введе підсилювач DA2 насичення, то початкове зміщення потрібно подати на вхід, що інвертує DA2. При цьому потрібно встановити резистор R' та відпаяти R18.

Датчики абсолютного атмосферного тиску виробляють вітчизняні фірми: МІДА-ТА-53 (МІДА, м. Ульяновськ), ТДМ2-А, ПАД-К01 (ЗАТ "ІЦНТ", м. Зеленоград). Датчики іноземних фірм Bosch і Motorola коштують дорожче за вітчизняні. Наприклад, датчик МРХ 2200АР фірми Motorola коштує 15 доларів і поступається нашим датчикам за основними параметрами: чутливості та температурної залежності Такий датчик можна купити на радіоринках.

Можлива конструкція датчика швидкості вітру показана на рис. 2.

Домашня метеостанція

Тут: 1 – конус з оцинкованого заліза (діаметр у підставі – 80 мм, висота – 75 мм); 2 - захисний екран із оцинкованого заліза (припаяний до осі); 3 – капролонові підшипники; 4 - вісь діаметром 8 мм із нержавіючої сталі; 5 - тахогенератор G1 (електродвигун ДПН-ЗОН-19); 6 - муфта з гумового шлангу (краще застосувати вакуумну гуму); 7 – кронштейн; 8 – циліндр; 9 - сталеві спиці діаметром 4 та довжиною 320 мм.

Налагодження метеостанції полягає у її калібруванні за допомогою промислових термометрів та барометрів. Складніше (через відсутність зразкового приладу) відкалібрувати канал вимірювання швидкості вітру. При вказаних на рис. 2 розміри і використання в якості тахогенератора електродвигуна ДПМ-ЗОН-19 експериментально отримана наступна залежність: U-740·n, де U - напруга, що виробляється тахогенератором в мілівольтах; n – швидкість вітру в метрах за секунду.

Підстроювальними резисторами R24-R26 регулюють зсув, a R12-R14 - крутість перетворення.

Анемометр буде набагато точніше і зробити його простіше, якщо замість тахогенератора використовувати оптопару світлодіод-фотодіод з обтюратором, що обертається між ними, Сигнал з фотодіода можна подати безпосередньо на вхід мікроконтролера.

Таблиця прошивки

Автор: С.Семилетников, м.Москва

Дивіться інші статті розділу Регулятори потужності, термометри, термостабілізатори.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву

Приставка Nintendo Switch 30.12.2016

Ігрова приставка Nintendo Switch пройшла сертифікацію FCC, завдяки чому ми дізналися про неї нові подробиці. Наприклад, акумулятор пристрою буде незнімним, яке напруга складе 3,7 У.

Адаптер Wi-Fi буде дводіапазонним, тобто зможе працювати на частоті 5 ГГц. Крім того, консоль матиме порт USB-C, який буде використовуватися, крім іншого, для з'єднання з док-станцією. А ось модему стільникового зв'язку новинка не матиме.

Не буде приставки (і док-станції) і роз'єму Ethernet, при цьому буде необхідний спеціальний перехідник USB-Ethernet. Для розширення пам'яті використовуватимуться картки microSD.

Блок живлення, що підключається до док-станції, матиме струм всього 1 А. При цьому вбудоване ЗУ док-станції, яке заряджатиме саму приставку, характеризуватиметься потужністю 39 Вт та підтримкою технології швидкої зарядки.

Інші цікаві новини:

▪ Стереокіно буває небезпечним

▪ Альтернатива традиційним сенсорним екранам

▪ Відкрито найменшу чорну дірку

▪ 1,6 нм-шестерні для молекулярних машин та нанороботів

▪ Штучна легенева тканина за прикладом легких ящірок

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Інструмент електрика. Добірка статей

▪ стаття Больцман Людвіг. Біографія вченого

▪ стаття Чому учасники олімпійських ігор зображуються на античних вазах оголеними? Детальна відповідь

▪ стаття Ложечниця арктична. Легенди, вирощування, способи застосування