Barograf. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Barograf. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia pomiarowa

Komentarze do artykułu

Urządzenie przeznaczone jest do rejestracji zmian ciśnienia atmosferycznego podczas lotu modelu samolotu. Zbudowany jest w oparciu o mikrokontroler z rodziny MCS-51 oraz układ pamięci nieulotnej. Konwersja analogowo-cyfrowa jest zaimplementowana programowo. Zarejestrowane informacje można przenieść do komputera i wykorzystać np. do wykreślenia wysokości lotu.

Wykonywanie pomiarów to chyba najczęstszy „zawód” mikrokontrolerów. W tym przypadku napięcie proporcjonalne do mierzonego parametru jest najpierw przetwarzane na cyfrowy odpowiednik - wielobitowy kod binarny. Po zakończeniu tej operacji mikrokontroler otrzymuje z przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC) sygnał gotowości do przesłania do niego wyniku w postaci równoległej lub szeregowej.

Ryż. 1 (kliknij, aby powiększyć)

Jednak takie rozwiązanie nie zawsze jest uzasadnione, ponieważ konieczność wykorzystania ADC jako osobnego mikroukładu lub nawet wbudowanego w mikrokontroler nieuchronnie zwiększa koszt urządzenia, a czasem jego zużycie energii. Po drugie, dodanie ADC do projektu mikroukładu komplikuje urządzenie i zmniejsza jego niezawodność, ponieważ wymagane jest zorganizowanie wielu połączeń elektrycznych między nim a mikrokontrolerem.

Ale często, zwłaszcza przy niewielkich wymaganiach co do szybkości konwersji analogowo-cyfrowej, można to zrealizować za pomocą prostego programu na tani mikrokontroler, który nie ma wbudowanego ADC.

Barograf, którego obwód pokazano na rysunku, wykorzystuje wciąż popularny mikrokontroler AT89C2051 (DD1) bez wbudowanego przetwornika ADC, należący pod względem architektury i zestawu instrukcji do rodziny MCS-51. Czujnik ciśnienia atmosferycznego - MPX4115A (B1). Proporcjonalnie do mierzonego ciśnienia napięcie wyjściowe czujnika, wzmocnione przez wzmacniacz operacyjny DA1.1, podawane jest na jedno z wejść komparatora napięcia wbudowanego w mikrokontroler. Na jego drugim wejściu dostarczane jest liniowo rosnące napięcie, które powstaje na kondensatorze C5, gdy jest ładowany stabilnym prądem źródłowym na diodzie Zenera VD1 i tranzystorze VT2. Odchylenie prawa zmian tego napięcia od liniowego nie przekracza ±0,3%.

Wynikiem przeliczenia jest liczba impulsów zliczonych przez wewnętrzny timer-licznik mikrokontrolera, odbieranych na jego wejściu od momentu rozpoczęcia narastania napięcia na kondensatorze do chwili, gdy zrówna się ono ze wzmocnionym napięciem czujnika rejestrowanym przez komparator. Następnie mikrokontroler generuje impuls na wyjściu P1.4, który otwiera tranzystor VT1. Kondensator C5 jest rozładowywany przez rezystor R10 i otwarty tranzystor, po czym cykl pomiarowy jest powtarzany.

Timer pracuje w trybie 0, jest ośmiobitowy, jego wejście liczące odbiera impulsy o częstotliwości oscylatora kwarcowego mikrokontrolera podzielonej przez 12, które przeszły przez wstępny pięciobitowy dzielnik. Przy częstotliwości rezonatora kwarcowego ZQ1 Fkv = 11,059 MHz częstotliwość impulsów zliczających jest równa

Fsch \u12d Fkv / (2 * XNUMX⁵) = 11059/384 = 28,8 kHz.

Ponieważ stan preskalera na koniec zliczania jest zapisywany w rejestrze TNO mikrokontrolera, całkowita długość bitowa wyniku konwersji sięga 13.

W przypadku włączenia barografu przy wciśniętym przycisku SB1 wyniki konwersji zapisywane są w chipie pamięci nieulotnej 24LC02B (DS1) podłączonej do mikrokontrolera poprzez interfejs I2C. Jeżeli w momencie włączenia zasilania nie został wciśnięty przycisk SB1, wszystkie informacje zapisane wcześniej w pamięci nieulotnej są przesyłane bajt po bajcie przez złącze XS1 do wejścia RXD portu COM komputera. Każdy program terminala działający na komputerze może to zaakceptować.

Kształtownikiem sygnału wyjściowego odpowiadającego standardowi RS-232 jest dołączony jako komparator wzmacniacz operacyjny DA1.2. Choć oferowana czytnikom wersja programu mikrokontrolera nie przewiduje odbioru informacji z komputera, to na barografie dostępny jest wymagany do tego konwerter poziomów. Jest montowany na tranzystorze VT3.

Złącze XS1 musi być podłączone do złącza portu COM komputera bezpośrednio lub za pomocą kabla „modemowego” (bez krosowania). W większości przypadków wystarczy mieć tylko dwie żyły w kablu - obwody RXD i SG. Do zorganizowania odbioru informacji przesyłanych przez komputer przez barograf potrzebny będzie jeszcze jeden, TXD. Pozostałe pięć przewodów i zworki między stykami złącza XS1 potrzebne są jedynie do poprawnej pracy programów komputerowych generujących sygnały sterujące DTR i RTS oraz analizujących stan wejść DCD, DSR i CTS. W programie mikrokontrolera prędkość jego portu szeregowego jest ustawiona na 9600 bodów.

Barograf zasilany jest dwoma bateriami galwanicznymi o napięciu 9 V (np. „Krona”). Przy opracowywaniu programu wykorzystano przykłady realizacji komunikacji poprzez interfejs I2C mikrokontrolera AT89C2051 z układem pamięci zamieszczone na stronie firmy Atmel.

Autor: K. Dunaev

Zobacz inne artykuły Sekcja Technologia pomiarowa.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

trójkątna osobliwość 04.09.2021

Międzynarodowy zespół badaczy, kierowany przez naukowców z Uniwersytetu w Bonn, przeprowadził dokładną analizę danych zebranych podczas eksperymentów w jednym z akceleratorów cząstek i znalazł długo oczekiwane dowody na istnienie jednego bardzo egzotycznego zjawiska. Zjawisko to, tak zwana „osobliwość trójkątna”, odpowiada za to, że w określonych warunkach cząstki elementarne mogą wymieniać kwarki i zamieniać się w cząstki innych typów. Ponadto zjawisko „trójkątnej osobliwości” zawiera odpowiedź na jedną z zagadek, które od dawna intrygowały naukowców jądrowych: protony, neutrony i wiele innych cząstek ma znacznie większą masę niż można by się spodziewać z punktu widzenia niektóre nowoczesne teorie. Wynika to z niektórych cech silnych sił jądrowych, które wiążą i utrzymują razem kwarki.

Podczas badań naukowcy przeanalizowali dane z eksperymentu COMPASS Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych CERN. Eksperyment ten polega na przyspieszaniu pewnych cząstek zwanych pionami do ekstremalnie dużych prędkości i „strzelaniu” tymi pionami w atomy wodoru.

Cząstki, zwane pionami, składają się z kwarka i antykwarka, utrzymywanych razem przez silne siły jądrowe, jak dwa magnesy o przeciwnych biegunach. Jeśli jednak magnesy pękną i zaczną się od siebie oddalać, siła ich wzajemnego przyciągania będzie się zmniejszać wraz ze wzrostem odległości. Siły silnych oddziaływań jądrowych zachowują się bardzo różnie, ich siła rośnie wraz ze wzrostem odległości, sprawiając, że wszystko jest jak rozciągnięta sprężyna lub elastyczna taśma.

Jednak, gdy pion zderza się z jądrem wodoru, „guma” silnych oddziaływań jądrowych „pęka” i uwalniana jest dość duża ilość nagromadzonej energii potencjalnej. „Ta energia zamienia się w materię, a ten proces tworzy nowe typy cząstek elementarnych” – napisali naukowcy.

W 2015 roku czujniki eksperymentu COMPASS podczas „strzelania” pionów w atomy wodoru zarejestrowały bardzo nietypowe sygnały. Charakter tych sygnałów wskazywał, że podczas zderzenia na bardzo krótki czas powstała egzotyczna cząstka. „Zwykłe cząstki, takie jak protony i neutrony, składają się z trzech kwarków. Inne, takie jak piony, składają się z kwarka i antykwarka” – piszą badacze tetrakwark.

Jednak dokładniejsza analiza danych wykazała, że obecność nietypowego sygnału można wyjaśnić w nieco inny sposób, z punktu widzenia możliwości istnienia zjawiska „trójkątnej osobliwości”. Mechanizm ten został teoretycznie opisany w latach 1950. XX wieku przez sowieckiego fizyka Lwa Dawidowicza Landaua, ale do niedawna nie uzyskano ani jednego eksperymentalnego dowodu.

Zgodnie z tym, podczas zderzenia pionu i atomu wodoru tetrakwark w ogóle się nie pojawia, ale pojawiają się pewne cząstki pośrednie zawierające kwarki i antykwarki. Cząstki pośrednie natychmiast rozpadają się, a pobliskie cząstki uczestniczące w zderzeniu wymieniają kwarki i zmieniają swój typ. Otrzymane sygnały bardzo przypominają sygnały z cząstki tetrakwarkowej o określonej masie.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Optymalizacja sprzętu zmniejsza zużycie energii 5G

▪ prosięta ziem rzadkich

▪ Nawyki zmieniają mózg

▪ Morsy nie mają wystarczająco dużo miejsca w morzu

▪ Tabletki zamiast sportu

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Bezpieczeństwo i ochrona. Wybór artykułu

▪ Artykuł z celofanu. Historia wynalazku i produkcji

▪ artykuł Czy ryby są nieme? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Citrus unshiu. Legendy, uprawa, metody aplikacji

▪ artykuł Który wykrywacz metalu jest lepszy? Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Niezwykły zapłon zapałki. Sekret ostrości

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn