Projekti. Shema barometra za merjenje tlaka Skica. Priključitev motorja preko tranzistorja
Še en projekt naprednega prikazovalnika, ki vključuje merjenje temperature, atmosferskega tlaka, zračne vlage in štetje časa s koledarjem. V splošnem so v njem vse moje izkušnje pri delu s senzorji za ves čas, ko me zanimajo mikrokrmilniki, in vse kupljeno je treba nekje uporabiti :) Posledično naj bi dobil izboljšan zapisovalnik temperature, prvo različico, ki sem jo opustil. No, to je kasneje, zdaj pa bom dal opis te plošče in testno kodo za preverjanje delovanja senzorjev in mikrovezij, ki so tam napolnjena.
Shema naprave je spodaj (kliknite na sliko za povečavo), pretvornik USB-UART ni prikazan shematično, vezje v njem je standardno in je že opisano tukaj.
Srce vezja je mikrokrmilnik Atmel ATMega64, ki ga napaja zunanji 16 MHz kristal. Čip ure v realnem času se ukvarja s štetjem časa, s tem sem se že ukvarjal in sem šel po preverjeni poti.
Za merjenje temperature in vlažnosti je bil uporabljen senzor DHT11, čeprav je Kitajska najčistejša voda, vendar so odčitki povsem zadovoljivi. V zalogi imam tudi SHT21, vendar bo potem ponovljivost vezja bistveno padla, ker ga je težje dobiti in za ceno bo prišel ven kot celoten sklop vezja.
Naslednji senzor BMP085 se ukvarja z meritvami atmosferskega tlaka. Poleg tega lahko meri tudi temperaturo, tako da bo mogoče podvojiti odčitke z njega.
Ker je v prihodnosti načrtovana pretvorba naprave v zapisovalnik, je predviden prostor za priklop zunanjega EEPROM pomnilnika 24LCxx. Za vmesnik 3-voltnega senzorja tlaka je bilo uporabljeno preizkušeno ujemalno vezje, ki temelji na poljskih tranzistorjih.
Vsi elementi (razen dveh uporov) so na zgornjem sloju, na spodnjem so cestišča, ki ne sodijo na vrh. Tam ni veliko zanimivega, zato ne dam fotke.
Za neposredno povezavo naprave z računalnikom (na primer za izpis nabranih podatkov) je na plošči nameščen pretvornik USB-UART na čipu FT232RL. Prav tako lahko prek tega pretvornika naložite vdelano programsko opremo v mikrokrmilnik, če najprej v mikrokrmilnik zaženete zagonski nalagalnik. Kako to storiti, sem napisal prej.
Za priključitev zunanjih senzorjev so za vsak slučaj na voljo izhodi iz vrat PA0-PA3. Prikazani so tudi kontakti vmesnika SPI, če se želite povezati in organizirati radijski kanal.
Testna koda prikazuje čas in datum iz ure DS1307, z možnostjo ročne nastavitve (glej video). Druga vrstica prikazuje informacije iz senzorja vlažnosti DHT11, tretja - iz senzorja tlaka BMP085. Kot lahko vidite, kitajski DHT pri odčitkih temperature ni slabši od svojega nemškega kolega BMP085 podjetja Bosh. Mimogrede, Kitajci znajo odčitavati tudi z desetinkami stopinje, kasneje bom to funkcijo dodal v kodo.
In končno, video, ki prikazuje možnost ročne nastavitve datuma in ure.
Pri zdravih ljudeh sprememba vremena nima posebnega vpliva na počutje, vendar se vremensko odvisni ljudje zelo boleče odzovejo na vsako spremembo vremena ali atmosferskega tlaka.
Barometer-signalna naprava, predlagana v članku, je zasnovana za obveščanje ljudi, odvisnih od vremena, v realnem času o trenutni vrednosti atmosferskega tlaka, izhodu vrednosti atmosferskega tlaka nad določenimi mejami in njegovih ostrih skokih.
Videz naprave je prikazan na sliki 1.
Slika 1. Videz naprave
Uporabnik samostojno nastavi mejne vrednosti - najnižji in najvišji prag.
V primerih, ko atmosferski tlak preseže najvišjo mejno vrednost ali pade pod najnižjo mejno vrednost, bo naprava oddajala prekinitvene zvočne signale in svetlobne signale "Prag".
Po petkratni ponovitvi zvočnih signalov se zvok izklopi, svetlobni signal pa bo dajal, dokler se vrednost atmosferskega tlaka ne vrne v predpisane meje.
Uporabnik nastavi vrednost kontroliranega skoka atmosferskega tlaka za nastavljen časovni interval.
V primerih, ko atmosferski tlak v določenem časovnem intervalu odstopa za vrednost, ki presega nadzorovani skok, bo naprava podala prekinitvene zvočne signale in svetlobne signale "Skok".
Po petkratni ponovitvi zvočnih signalov se zvok izklopi, svetlobni signal pa bo dajal, dokler se vrednost atmosferskega tlaka ne vrne v stanje, ko se skok šteje za neobvladljivega.
Vrednosti atmosferskega tlaka so v napravi predstavljene v "mmHg. Umetnost.
Demo video
Shematski diagram naprave.
Shema električnega tokokroga naprave je prikazana na sliki (slika 2).
Naprava je sestavljena na mikrokrmilniku ATmega8.
Upor R1 in kondenzator C3 zagotavljata strojno ponastavitev MK ob vklopu napajanja.
Kondenzatorja C2 in C1 ščitita napajalna vezja pred visokofrekvenčnim šumom in napetostnimi sunki.
Vrednost atmosferskega tlaka prihaja iz senzorja BMP1 (GY68 BMP180).
Senzor tlaka se krmili preko vmesnika TWI (I2C).
Upora R8 in R10 potegneta senzorske vhode do napajalne napetosti.
Za prikaz informacij se uporablja LCD zaslon Nokia 5110. Na zaslonu so prikazani podatki o trenutnem atmosferskem tlaku ter nastavitve naprave.
Operativni prikaz stanja atmosferskega tlaka se izvaja s pomočjo LED diod VD1..3 ("Normal", "Threshold", "Jump").
Zvočna signalizacija se izvaja z uporabo nizkofrekvenčnega ojačevalnika na osnovi tranzistorjev VT1..2 in zvočnika SP1. Glasnost zvoka je mogoče prilagoditi s spremenljivim uporom R5.
Naprava se konfigurira z gumbi SA2 ("Namestitev"), SA3 ("+"), SA4 ("-").
Ko pritisnete tipko SA5 ("Zaslon"), se prikaže glavni zaslon s trenutno vrednostjo atmosferskega tlaka.
Pozor! Varovalke za nastavitve MC: HIGH=0xD9, LOW=0xE1.
Slika 2. Shema električnega vezja
Programska oprema.
Program za MK je napisan v jeziku C v okolju AtmelStudio (verzija 7.0.1006).
Programska koda je podana v dodatku (Arhiv SignalBarometer.rar projekta Atmel Studio 7 v C).
Da bi zmanjšali porabo energije naprave, je bila uporabljena metoda "zaspanja" MK v načinu "varčevanja z energijo". V tem primeru se trenutna poraba v načinu mirovanja zmanjša na 20 μA.
Po izračunih vam to omogoča uporabo dveh baterij AA 1,5 V 4 mesece.
Za prebujanje MK iz načina "varčevanja z energijo" se uporablja notranji asinhroni časovnik št. 2, ki deluje nenehno.
Glavni oscilator merilnika časa uporablja kristalni resonator Y1 z resonančno frekvenco 32768 Hz.
Števec časa št. 2 je konfiguriran tako, da se vsakih 8 sekund prelije in se pokliče prekinitev, ki "zbudi" MK.
MK po prebujanju iz časovnika-števca št. 2 ugotovi, ali je od prejšnjega prebujanja minilo 10 minut. V nasprotnem primeru MK oddaja svetlobni signal "Normal", "Threshold" ali "Jump", odvisno od stanja, ki prevladuje po prejšnji meritvi, in ponovno zaspi za 8 sekund.
Če je od prejšnje meritve minilo 10 minut, MC pošlje ukaz senzorju tlaka za meritve, prejme odziv senzorja, obdela podatke in primerja dobljeno vrednost z mejnimi vrednostmi ali pogoji za določitev skok, izda svetlobni signal "Normalno", "Prag" ali "Skok" in po potrebi zvočni signal. In spet "zaspi" za 8 sekund.
Drugi vir bujenja MK je zunanja prekinitev na vhodu INT1, ki se pojavi, ko pritisnete gumb "Screen".
MK, ko se zbudi in ugotovi, da ga je "zbudil" gumb "Zaslon", vklopi zaslon s tekočimi kristali Nokia 5110 in na njem prikaže trenutno vrednost atmosferskega tlaka in druge informacije.
Na zaslonu bodo prikazane informacije, dokler ne spustite gumba "Zaslon". Po sprostitvi gumba "Zaslon" MK izklopi zaslon tako, da mu izda ukaz "izklop", nato pa MK sam "zaspi".
Tretji in zadnji vir prebujanja MK je zunanja prekinitev na vhodu INT0, ki se pojavi ob pritisku na gumb "Set".
MK, ko se zbudi in ugotovi, da ga je "zbudil" gumb "Namestitev", vklopi zaslon s tekočimi kristali Nokia 5110 in na njem prikaže nastavitve naprave.
Če ponovno pritisnete gumb Nastavi, se kazalec premakne na naslednji parameter. S pritiskom na gumba "+" in "-" se spremeni vrednost parametra, na katerem se nahaja kazalec.
Po pritisku na gumb "Namesti" na zadnjem parametru MK izklopi zaslon in "zaspi" do naslednjega prebujanja.
Oblikovanje naprave.
Naprava je izdelana v ohišju razvodne doze "Tuco 79x79x32, za odprto ožičenje, bela (65004)" (slika 3).
Slika 3. Razvodna omarica Tyco (65004).
Tabla je izdelana na enostransko foliranem fiberglasu. Velikost plošče 72x72 mm. Lokacija delov na plošči je prikazana na sliki 4. Na vrhu plošče je 9 (!) mostičkov. Poudarjeni so v različnih barvah. Če se uporablja dvostransko tiskano vezje, se mostički lahko pretvorijo v tirnice.
Slika 4. Plošča. Pogled od zgoraj.
Postavitev tiskanega vezja je prikazana na sliki 5. Slika je zrcalna.
Slika 5. Postavitev tiskanega vezja.
Zvočnik je pritrjen na zadnjo steno ohišja naprave. Sestavni deli so prikazani na sliki 6.
Slika 6. Komponente naprave.
Baterije (dve celici AA) so vstavljene v predal za baterije v posebnih držalih za posteljico (slika 7).
Slika 7. Namestitev baterije.
Nastavitev naprave.
Slika 8 prikazuje kontrolnike za konfiguracijo naprave.
Za vstop v način pritisnite gumb "Nastavitve". Na zaslonu bodo prikazani nastavljivi parametri.
Z gumboma "+" in "-" nastavite želeno vrednost parametra.
Če želite nadaljevati z nastavitvijo naslednjega parametra, kliknite gumb "Namesti".
Za izhod iz nastavitvenega načina večkrat pritisnite gumb "Nastavitve".
Možnosti "Zgornji<порог>«, »Nižje<порог>» »Skok« je podan v mm Hg. Čl., "Interval" merjenja skoka je nastavljen v urah. .
Slika 8. Nastavitve naprave.
Nastavitev glasnosti zvočnega signala se izvaja s potenciometrom "Glasnost". Za prilagoditve uporabite miniaturni križni izvijač.
Po potrebi se lahko za lažjo nastavitev namesti potenciometer z navzven izvlečenim ročajem.
Delovanje naprave.
Po vklopu je naprava pripravljena za delovanje in takoj izvede prvo meritev atmosferskega tlaka. Hkrati je zaslon izklopljen, rezultati meritev pa so prikazani z uporabo LED indikatorjev "Normal", "Threshold" ali "Jump".
Indikator, ki ustreza rezultatu meritve in analize, proizvede pet kratkih utripov vsakih 8 sekund.
Pri prehodu iz stanja »Normal« v stanje »Threshold« ali »Jump« se oglasi zvočni signal. Alarm se oglasi v petih 8-sekundnih intervalih, začenši z intervalom po spremembi stanja.
Za podrobno oceno trenutnega stanja morate pritisniti in držati gumb "Zaslon". To bo prikazalo informacije, prikazane na sliki 9:
Trenutni atmosferski tlak;
. najvišje in najnižje vrednosti tlaka, izmerjene v časovnem intervalu, določenem v nastavitvah;
. velikost skoka v mmHg kot razlika med vrednostmi, navedenimi v prejšnjem odstavku;
. besedilni opis rezultata meritve: NORMALNO, PRAG, SKOK.
Po pritisku na gumb "Zaslon" se niz piskov prekine.
Slika 9. Kontrole in indikacije med delovanjem naprave.
Po sprostitvi gumba "Screen" se zaslon ugasne, naprava pa normalno deluje naprej, rezultat meritve in analize pa prikazuje le na LED indikatorjih.
Uporaba:
SignalBarometer2.dch Shema ožičenja v formatu DipTrace
SignalBarometer2.dip PCB v formatu DipTrace
SignalBarometer.hex Zagonska datoteka
SignalBarometer.rar Arhiv projekta Atmel Studio 7 v C
Vso srečo pri delu in vse dobro!
Prenesi arhiv.
Na željo tistih, ki so sestavili prejšnjo zasnovo barometra na PIC 16F684 in senzor tlaka BMP180, objavljamo članek (nadaljevanje). Ta naprava omogoča prikaz temperature in tlaka hkrati. Za to je bil pri načrtovanju uporabljen indikator, ki temelji na čipu MAX7219, ki vam omogoča delo z matriko 8X7, uporaba tega indikatorja je omogočila zmanjšanje števila vključenih mikroprocesorskih vrat.
Najpogosteje uporabljen temperaturni senzor je 18b20, ki ima tri nožice. DS18B20 (1-Wire® digitalni termometer s programljivo ločljivostjo). Območje merjenja temperature je od -55 do +125 °C. Za območje od -10 do +85 °C napaka ne presega 0,5 °C.
Diagram naprave je prikazan na sliki 1.
Indikator MAX7219 je bil kupljen na Aliexpressu. Toda ta indikator se že prodaja že pripravljen in ga morate samo povezati s programirano ploščo s 5 vodniki.
Shematski diagram indikatorja je prikazan na sliki 2, spodaj je fotografija takšnega indikatorja.
Videz sestavljene naprave je prikazan na spodnji fotografiji.
Prikazane so negativne temperature, minus pred številko in stopinje brez desetink.
Prenesite risbo PCB, diagram in vdelano programsko opremo.
Spomnim se, ko sem bil zelo majhen, moj dedek nikoli ni poslušal vremenske napovedi na radiu, vedno je gledal na svoj stari barometer, imel je vsaj dve puščici (ne spomnim se točno, ker je minilo že toliko let) , in nikoli se ni motil!
Tako si že dolgo želim imeti na kmetiji barometer, pa še vedno nič, včasih je drago, včasih ne naletim, včasih so še kakšne ovire. Potem pa se je začel ukvarjati z mikrokontrolerji in barometer je bilo mogoče narediti sam.
Prihranil sem nekaj denarja na zalogo moje ljubljene žene in kupil senzorje, MPX4115AP (senzor tlaka) in HIH-4000-004 (senzor vlage), zakaj prav ti? Ja, enostavno, ker je na spletu veliko informacij o njih, pa tudi v akciji so bile, čeprav drage. Levji delež stroškov celotne naprave je padel nanje.
Oba senzorja sta analogna, kar pomeni, da mora biti barometer voltmeter z dvema vhodoma, s korekcijo ADC v mm Hg. (milimetri živega srebra) in % (odstotek zračne vlage). Ponovni izračun odčitkov ADC v mm Hg. , in% sem vestno vzel iz članka "Majhna vremenska postaja z lastnimi rokami" - http://www.avispro.com.ua/doc.php?id=1172
Toda dizajn, predstavljen v članku, se mi je zdel odvečen in želel sem ga narediti enostavnejšega in vedno na LED indikatorjih, saj svetijo in so veliki, kar pomeni, da bodo dobro vidni od daleč in v kateri koli svetlobi, in porabi veliko manj toka kot osvetlitev LCD zaslona.
Uporabil sem indikator BA56-12SRWA (7-segmentna LED, 3 števke OA), 2 kosa. So supersvetle, tj. porabo toka lahko še zmanjšate.
O tem, kako uporabiti vrednosti atmosferskega tlaka in zračne vlažnosti pri napovedovanju vremena, lahko na primer preberete tukaj - http://www.meteopost.com/info/Pressure/
To je nastali diagram:
Postavitev plošče je naslednja:
Na tiskanem vezju je ločeno skupno vodilo - digitalno in analogno.
Napajanje se prav tako deli na analogno in digitalno, dovaja pa se preko 25 μH dušilk. na analogna vezja, vodnik v feritni cevi pa na digitalna.
Na vhodu ADC kondenzatorji 0,33 mikrofarada na analogno maso in upor 750 ohmov na senzorje. To so filtri za zmanjšanje vseh vrst motenj na vhodih.
Zatiči mikrokontrolerja AVCC in AREF so povezani s keramičnimi kondenzatorji 0,1 mikrofarada in še 10,0 mikrofaradnimi tantalovimi kondenzatorji (rumeni iz starih matičnih plošč).
Da bi bili odčitki vlažnosti zraka pravilni, ga je treba vzeti izven prostora (na ulico) in povezati s ploščo s kablom (bolje zaščitenim) in seveda zaščititi pred neposrednimi padavinami, ker je kristal senzorja popolnoma odprta. Senzorja tlaka ni treba vzeti iz plošče.
Ta program seveda ni standarden, a kot možnost za začetnike se bo popolnoma prilegal.
Seveda lahko dodate brisanje nepomembne ničle v indikatorju vlažnosti, ni težko, lahko pobrskate in popravite še kaj, saj popolnost ni meja.
Bralcem puščam proste roke pri izboljšanju kode.
Članek je namenjen ljudem, ki radi ustvarijo nekaj z lastnimi rokami, samo za dušo in moralno zadovoljstvo.
Opomba: Komercialna uporaba materialov v tem članku je prepovedana!
Koda je zapisana v CodeWizardAVR V2.04.4a
Plošča je ločena v Sprint-Layout 5.0
Shema je narisana v Splan7.0.0.8_portable_rus
Še en projekt naprednega prikazovalnika, ki vključuje merjenje temperature, atmosferskega tlaka, zračne vlage in štetje časa s koledarjem. Na splošno vključuje vse moje dosežke pri delu s senzorji za ves čas moje strasti do mikrokontrolerjev, Ja, in vse dobro, kar ste kupili, je treba nekje uporabiti :) Rezultat bi moral biti izboljšan zapisovalnik temperature, prvo različico, ki sem jo opustil. No, to je kasneje, zdaj pa bom podal opis te plošče in testno kodo za preverjanje delovanja polnjen s senzorji in mikrovezji.
Srce vezja je mikrokrmilnik Atmel ATMega64, ki ga napaja zunanji 16 MHz kristal. Čip ure v realnem času DS1307 se ukvarja s štetjem časa, z njim sem se že ukvarjal in sem šel po preverjeni poti.
Za merjenje temperature in vlažnosti je bil uporabljen senzor DHT11, čeprav je Kitajska najčistejša voda, vendar so odčitki povsem zadovoljivi. V zalogi imam tudi SHT21, vendar bo potem ponovljivost vezja bistveno padla, ker ga je težje dobiti in za ceno bo prišel ven kot celoten sklop vezja.
Vsi elementi (razen dveh uporov) so na zgornjem sloju, na spodnjem so cestišča, ki ne sodijo na vrh. Tam ni veliko zanimivega, zato ne dam fotke.
Da bi lahko napravo neposredno povezali z računalnikom (na primer, da bi odstranili nabrane podatke), je na plošči nameščen pretvornik USB-UART na čipu FT232RL. Prav tako lahko prek tega pretvornika naložite vdelano programsko opremo v mikrokrmilnik, če najprej v mikrokrmilnik zaženete zagonski nalagalnik. Kako to storiti, sem napisal prej.
Za priključitev zunanjih senzorjev so za vsak slučaj na voljo izhodi iz vrat PA0-PA3. Prikazani so tudi nožice vmesnika SPI, če se želite povezati
