Wetterstation zuhause. Schema, Beschreibung

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Wetterstation für zu Hause. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Leistungsregler, Thermometer, Wärmestabilisatoren

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Zur Wetterbeobachtung werden meist mehrere Instrumente eingesetzt, die jeweils einen Parameter messen. In letzter Zeit sind im Ausland hergestellte tragbare elektronische Wetterstationen im Angebot, die jedoch recht teuer sind. Der Autor dieses Artikels hat versucht, ein Amateurdesign für ein solches Gerät zu entwickeln.

Die Wetterstation kann drei Parameter messen: Windgeschwindigkeit, Temperatur und Luftdruck. Die Informationen werden einzeln (alle 6 s) auf einer vierstelligen LED-Anzeige mit sieben Elementen angezeigt. Weitere vier Ziffern zeigen ständig die aktuelle Uhrzeit an: Stunden und Minuten mit blinkendem Dezimalpunkt.

Das Schema der Wetterstation ist in Abb. 1 dargestellt. eines.

(zum Vergrößern klicken)

Das Gerät basiert auf einem Mikrocontroller (Single-Chip-Mikrocomputer) KM1816BE51 oder KM1816BE751 (DD1). Ein Dreikanal-Multiplexer auf Basis der Chips DD5 und DD6 ermöglicht den abwechselnden Anschluss eines von drei Sensoren. Als nächstes gelangt das Signal zum Verstärker DA2 und dann zum Eingang des Spannungs-Frequenz-Wandlers DA3.

Die Konfiguration der Wetterstation kann variieren. Sie können beispielsweise die Temperatur über zwei Kanäle (außen und im Haus) und den Druck über einen dritten messen

Informationen zur Acht-Bit-Anzeige kommen vom Controller über einen seriellen Kanal. Dadurch können Sie die Anzeige (zusammen mit den Registern und Decodern DD2-DD4) über eine beträchtliche Distanz bewegen.

Die gesamte Steuerung (Einstellen von Stunden, Minuten, Ein- und Ausschalten der Kanäle) erfolgt über drei Tasten SB1-SB3. Mit der Taste SB1 wählen Sie Stunden, Minuten, einen Messkanal aus, setzen die Stunden oder Minuten nach unten oder schalten den Kanal aus, wenn die Dezimalpunkte des ausgewählten Parameters blinken. Mit der Taste SB3 wird die Uhr nach oben verstellt und der Kanal eingeschaltet, wenn die Dezimalpunkte des ausgewählten Parameters blinken. Die Taste SB2 übernimmt die Funktion „Installation/Auswahl“. Es funktioniert im Triggermodus. Wenn Sie nach Auswahl eines Parameters (eine der Tasten SB1, SB3) SB2 drücken, beginnen die Dezimalpunkte des ausgewählten Parameters zu blinken, jetzt ist es möglich, den Parameter mit den Tasten SB1 und SB3 einzustellen.

Signale vom Controller verbinden nacheinander nach 6 s den nächsten Sensor mit dem Eingang des DA2-Verstärkers. Synchron mit der Auswahl des Sensors am Eingang DA3 ändert sich der positive Offset. Diese Mikroschaltung erzeugt ein Ausgangssignal, dessen Frequenz linear von der Eingangsspannung abhängt.

Es ist notwendig, den anfänglichen Offset für alle Sensoren einzustellen, einschließlich der Sensoren, die von Null aus arbeiten (Windgeschwindigkeitssensor), da zur Bestimmung des Vorzeichens der Temperatur von der Software eine konstante 3000 (Dezimalzahl) vom erhaltenen Ergebnis subtrahiert wird, und das Programm Die Verarbeitung des Messergebnisses ist für alle drei Kanäle gleich. Dies macht das Gerät flexibler: Es gibt keine starre Bindung von Sensoren an bestimmte Kanäle, es ist möglich, Temperatursensoren an zwei oder drei Kanälen anzuschließen, Sie können jeden der Kanäle für selbstgebaute experimentelle Sensoren (z. B. Feuchtigkeitssensor) verwenden.

Vom Ausgang des DA3-Chips wird ein Impulssignal an den Eingang des ersten Timers/Zählers des Mikrocontrollers geliefert. In diesem Fall ist der zweite Timer als Taktfrequenzteiler programmiert und erzeugt ein 625-Hz-Signal zur dynamischen Anzeige (Anzeigeabtastung) und ein Zeitintervall von 1 s, in dem der erste Timer Impulse von DA3 zählt. Anschließend wird im ersten Timer die Konstante 3000 (dezimal) von der resultierenden Zwei-Byte-Zahl subtrahiert, der Absolutwert des Ergebnisses durch 4 dividiert, gerundet, eine Dezimalkorrektur durchgeführt und unbedeutende Nullen unterdrückt.

Die Informationsausgabe erfolgt über die serielle Schnittstelle im synchronen Übertragungsmodus (Schieberegister). Kanalinformationen, die sich alle 6 s ändern, werden auf der rechten vierstelligen Anzeige (HG3, HG4) und Stunden und Minuten auf der linken Seite (HG1, HG2) angezeigt.

Der Kondensator C9 ist ein Frequenzeinstellkondensator, daher gelten besondere Anforderungen an seine Genauigkeit und TKE. Sie können K31-10 verwenden. Die Kapazität des Kondensators C9 beträgt 4020 ± 40 pF. Kondensator C8 – mit einer Toleranz von 5 %. Der teure KM1816BE751-Chip (Keramik-UFPZU-Gehäuse) kann durch einen AT89S52 mit Flash-Programmspeicher ersetzt werden. Die Tabelle zeigt die Firmware des DD1-Controllers.

(zum Vergrößern klicken)

Der Temperatursensor RK1 ist ein Kupferwiderstand ESM-03-GR23. Es lässt sich ganz einfach selbst herstellen: Wickeln Sie aus Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,15 mm eine Spule mit einem Durchmesser von 50 mm und geben Sie ihr eine längliche Form. Legen Sie sie in ein Kugelschreiberetui, nachdem Sie zuvor VGO-1-Dichtmittel eingegossen haben hinein. Wenn das Gerät nur einen Temperatursensor verwenden soll, muss der Widerstand nicht genau eingestellt werden: R = 50 ± 5 Ohm. Sie können auch einen integrierten Temperatursensor K1019EM1 verwenden, da jedoch bei einem Nennstrom von 1 mA und einer Temperatur von Null die Spannung am Sensor von 2,73 V den DA2-Verstärker in die Sättigung bringt, muss die anfängliche Vorspannung an den invertierenden Eingang von angelegt werden DA2. In diesem Fall müssen Sie den Widerstand R' installieren und R18 ablöten.

Absolute Atmosphärendrucksensoren werden von inländischen Unternehmen hergestellt: MIDA-DA-53 (MIDA, Uljanowsk), TDM2-A, PAD-K01 (ZAO ICNT, Zelenograd). Sensoren der ausländischen Firmen Bosch und Motorola sind teurer als inländische. Beispielsweise kostet der MRX 2200AP-Sensor von Motorola 15 US-Dollar und ist unseren Sensoren in den Hauptparametern Empfindlichkeit und Temperaturabhängigkeit unterlegen. Ein solcher Sensor kann auf Funkmärkten gekauft werden.

Eine mögliche Bauform des Windgeschwindigkeitssensors ist in Abb. 2 dargestellt. XNUMX.

Heimatwetterstation

Hier: 1 – ein Kegel aus verzinktem Eisen (Durchmesser an der Basis – 80 mm, Höhe – 75 mm); 2 - Schutzschirm aus verzinktem Eisen (an die Achse gelötet); 3 - Caprolonlager; 4 - Achse mit einem Durchmesser von 8 mm aus Edelstahl; 5 - Tachogenerator G1 (Elektromotor DPN-ZON-19); 6 - Kupplung aus Gummischlauch (es ist besser, Vakuumgummi zu verwenden); 7 - Halterung; 8 - Zylinder; 9 - Stricknadeln aus Stahl mit einem Durchmesser von 4 und einer Länge von 320 mm.

Zur Einrichtung einer Wetterstation gehört die Kalibrierung mit industriellen Thermometern und Barometern. Es ist schwieriger (aufgrund des Fehlens eines Referenzgeräts), den Windgeschwindigkeitsmesskanal zu kalibrieren. Mit den in Abb. 2 Größen und der Verwendung des Elektromotors DPM-ZON-19 als Tachogenerator wurde experimentell folgende Abhängigkeit ermittelt: U-740·n, wobei U die vom Tachogenerator erzeugte Spannung in Millivolt ist; n ist die Windgeschwindigkeit in Metern pro Sekunde.

Die Trimmerwiderstände R24–R26 regeln die Vorspannung und R12–R14 regeln die Wandlungssteilheit.

Wesentlich genauer und einfacher wird das Anemometer, wenn man statt eines Tachogenerators einen LED-Fotodioden-Optokoppler mit dazwischen rotierender Blende verwendet. Das Signal der Fotodiode kann direkt an den Eingang des Mikrocontrollers angelegt werden.

Firmware-Tabelle

Autor: S. Semiletnikov, Moskau

Siehe andere Artikel Abschnitt Leistungsregler, Thermometer, Wärmestabilisatoren.

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