가정 기상 관측소. 계획, 설명

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날씨를 관찰하기 위해 일반적으로 여러 가지 도구가 사용되며 각 도구는 하나의 매개변수를 측정합니다. 최근 외국산 휴대용 전자 기상 관측소가 시판되고 있지만 가격이 꽤 비싸다. 이 기사의 저자는 그러한 장치에 대한 아마추어 디자인을 개발하려고 시도했습니다.

기상 관측소는 풍속, 온도, 대기압의 세 가지 매개변수를 측정할 수 있습니다. 정보는 6자리, XNUMX개 요소로 구성된 LED 표시기에 하나씩(XNUMX초마다) 표시됩니다. 또 다른 네 자리 숫자는 깜박이는 소수점과 함께 현재 시간을 지속적으로 표시합니다.

기상 관측소의 계획은 그림 1에 나와 있습니다. 하나.

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이 장치는 마이크로컨트롤러(단일 칩 마이크로컴퓨터) KM1816BE51 또는 KM1816BE751(DD1)을 기반으로 합니다. DD5, DD6 칩을 기반으로 한 2채널 멀티플렉서는 3개 센서 중 하나의 교대 연결을 제공합니다. 다음으로 신호는 증폭기 DAXNUMX로 이동한 다음 전압-주파수 변환기 DAXNUMX의 입력으로 이동합니다.

기상 관측소 구성은 다를 수 있습니다. 예를 들어 두 개의 채널(실외 및 실내)을 통해 온도를 측정하고 세 번째 채널을 통해 압력을 측정할 수 있습니다.

2비트 디스플레이에 대한 정보는 직렬 채널을 통해 컨트롤러에서 나옵니다. 이를 통해 디스플레이(레지스터 및 디코더 DD4-DDXNUMX와 함께)를 상당한 거리로 이동할 수 있습니다.

모든 제어(시간, 분 설정, 채널 켜기 및 끄기)는 SB1-SB3 세 개의 버튼으로 수행됩니다. SB1 버튼을 사용하여 시, 분, 측정 채널을 선택하거나 시 또는 분을 작게 설정하거나 선택한 매개변수의 소수점이 깜박이는 경우 채널을 끌 수 있습니다. SB3 버튼을 사용하면 시계가 위로 조정되고 선택한 매개변수의 소수점이 깜박이면 채널이 켜집니다. 버튼 SB2는 "설치/선택" 기능을 수행합니다. 트리거 모드에서 작동합니다. 매개변수(SB1, SB3 버튼 중 하나)를 선택한 후 SB2를 누르면 선택한 매개변수의 소수점이 깜박이기 시작하면 이제 SB1 및 SB3 버튼을 사용하여 매개변수를 설정할 수 있습니다.

컨트롤러의 신호는 6초 후에 순차적으로 다음 센서를 DA2 증폭기의 입력에 연결합니다. 입력 DA3에서 센서를 선택하는 것과 동시에 양의 오프셋이 변경됩니다. 이 마이크로 회로는 출력 신호를 생성하며, 그 주파수는 입력 전압에 선형적으로 의존합니다.

3000에서 작동하는 센서(풍속 센서)를 포함하여 모든 센서에 대해 초기 오프셋을 설정해야 합니다. 온도의 부호를 결정하기 위해 소프트웨어에 의해 얻은 결과에서 상수 XNUMX(십진수)이 차감되고 프로그램이 측정 결과를 처리하는 방법은 세 채널 모두 동일합니다. 이로 인해 장치가 더욱 유연해집니다. 특정 채널에 대한 센서의 견고한 바인딩이 없으며 XNUMX개 또는 XNUMX개의 채널에 온도 센서를 연결할 수 있으며 홈메이드 실험 센서(예: 습도 센서)에 모든 채널을 사용할 수 있습니다.

DA3 칩의 출력에서 펄스 신호가 마이크로 컨트롤러의 첫 번째 타이머/카운터 입력에 공급됩니다. 이 경우 두 번째 타이머는 클록 주파수 분배기로 프로그래밍되고 동적 표시(디스플레이 스캐닝)를 위한 625Hz 신호와 1초의 시간 간격을 생성하며, 이 동안 첫 번째 타이머는 DA3의 펄스를 계산합니다. 다음으로 첫 번째 타이머의 결과 3000바이트 숫자에서 상수 4(XNUMX진수)을 빼고 결과의 절대값을 XNUMX로 나누고 반올림한 후 소수점 수정을 수행하고 중요하지 않은 XNUMX은 억제됩니다.

동기 전송 모드(시프트 레지스터)에서는 직렬 포트를 통해 정보가 출력됩니다. 6초마다 변경되는 채널 정보는 오른쪽 3자리 표시기(HG4, HG1)에 표시되고, 왼쪽(HG2, HGXNUMX)에는 시간과 분이 표시됩니다.

커패시터 C9는 주파수 설정 커패시터이므로 정확도 및 TKE에 대한 특별한 요구 사항이 있습니다. K31-10을 이용하시면 됩니다. 커패시터 C9의 커패시턴스는 4020±40pF입니다. 커패시터 C8 - 허용 오차는 5%입니다. 고가의 KM1816BE751 칩(세라믹 UFPZU 하우징)을 플래시 프로그램 메모리가 있는 AT89S52로 교체할 수 있습니다. 표는 DD1 컨트롤러의 펌웨어를 보여줍니다.

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온도 센서 RK1은 구리 저항 ESM-03-GR23입니다. 직접 만드는 것은 쉽습니다. 직경 0,15mm의 구리선에서 직경 50mm의 코일을 감고 길쭉한 모양으로 만들고 먼저 VGO-1 실란트를 부은 후 볼펜 케이스에 넣습니다. 그것에. 장치가 하나의 온도 센서만 사용하도록 되어 있는 경우 저항을 정확하게 조정할 필요가 없습니다(R = 50 ± 5Ω). 통합 온도 센서 K1019EM1을 사용할 수도 있지만 정격 전류가 1mA이고 온도가 2,73인 경우 센서의 전압이 2V에 해당하면 DA2 증폭기가 포화 상태가 되므로 초기 바이어스를 반전 입력에 적용해야 합니다. DA18. 이 경우 저항 R'을 설치하고 RXNUMX을 제거해야 합니다.

절대 대기압 센서는 MIDA-DA-53 (MIDA, Ulyanovsk), TDM2-A, PAD-K01 (ZAO ICNT, Zelenograd) 국내 회사에서 생산됩니다. 외국 기업인 보쉬와 모토로라의 센서는 국내 센서보다 비쌉니다. 예를 들어 Motorola의 MRX 2200AP 센서는 가격이 15달러이고 주요 매개변수인 감도 및 온도 의존성 측면에서 당사 센서보다 열등합니다. 이러한 센서는 무선 시장에서 구입할 수 있습니다.

풍속 센서의 가능한 설계는 그림 2에 나와 있습니다. XNUMX.

가정용 기상 관측소

여기 : 1 - 아연 도금 철로 만든 원뿔 (베이스 직경 - 80 mm, 높이 - 75 mm); 2 - 아연 도금 철로 만든 보호 스크린 (축에 납땜됨) 3 - 카프롤론 베어링; 4 - 스테인레스 스틸로 만들어진 직경 8mm의 축; 5 - 타코제너레이터 G1(전기 모터 DPN-ZON-19); 6 - 고무 호스로 만든 커플 링 (진공 고무를 사용하는 것이 더 좋음) 7 - 브래킷; 8 - 실린더; 9 - 직경 4, 길이 320mm의 강철 뜨개질 바늘.

기상 관측소를 설치하려면 산업용 온도계와 기압계를 사용하여 기상 관측소를 교정해야 합니다. 풍속 측정 채널을 교정하는 것은 (기준 장치 부족으로 인해) 더 어렵습니다. 그림에 표시된 것과 함께. 2가지 크기와 타코제너레이터로 DPM-ZON-19 전기 모터를 사용하면 다음과 같은 의존성이 실험적으로 얻어졌습니다. U-740·n, 여기서 U는 밀리볼트 단위의 타코제너레이터에 의해 생성된 전압입니다. n은 초당 미터 단위의 풍속입니다.

트리머 저항 R24-R26은 바이어스를 조절하고 R12-R14는 변환 기울기를 조절합니다.

타코제너레이터 대신 셔터가 회전하는 LED 포토다이오드 광커플러를 사용하면 풍속계가 훨씬 더 정확하고 쉬워집니다. 포토다이오드의 신호는 마이크로컨트롤러의 입력에 직접 적용될 수 있습니다.

펌웨어 테이블

저자: S. Semiletnikov, 모스크바

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