Четверг, 29.02.2024

В помощь радиолюбителю
Приветствую Вас Гость
Главная | Регистрация | Вход | RSS
Схемы на МК и микросхемах » Микроконтроллеры
Барометр-сигнализатор для метеозависимых людей БС-1


Владимир Макаров.

Барометр-сигнализатор для метеозависимых людей БС-1.

Введение.

 

У здоровых людей смена погоды не оказывает особого влияния на их самочувствие, а вот метеозависимые люди на любую смену погоды или атмосферного давления, реагируют очень болезненно.
Предлагаемый в статье барометр-сигнализатор предназначен для информирования метеозависимых людей в режиме реального времени о текущем значении атмосферного давления, выходе значения атмосферного давления за установленные границы и его резких скачках.
Внешний вид устройства показан на Рисунке 1.



Рисунок 1. Внешний вид устройства

 

Пользователь самостоятельно задает граничные значения – минимальный и максимальный пороги.
В случаях если атмосферное давление превысит максимальный порог или опустится ниже минимального порога, то устройство будет подавать прерывистые звуковые сигналы и световые сигналы «Порог».
После пятикратного повтора звуковых сигналов звук отключается, при этом световой сигнал будет подаваться до возврата значения атмосферного давления в заданные границы.

Пользователь задает величину контролируемого скачка атмосферного давления за устанавливаемый интервал времени.
В случаях если атмосферное давление в заданный интервал времени отклонилось на величину превышающую контролируемый скачок, то устройство будет подавать прерывистые звуковые сигналы и световые сигналы «Скачок».
После пятикратного повтора звуковых сигналов звук отключается, при этом световой сигнал будет подаваться до возврата значения атмосферного давления в условия, когда скачок считается неконтролируемым.
Значения атмосферного давления представлены в устройстве в «мм рт. ст.».

Демонстрационный ролик



 

Принципиальная схема устройства.

 

Схема электрическая принципиальная устройства показана на рисунке (Рисунок 2).
Устройство собрано на микроконтроллере ATmega8.
Резистор R1 и конденсатор C3 обеспечивают аппаратный сброс МК при подаче питания.
Конденсаторы C2 и C1 защищают цепи питания от высокочастотных помех и бросков питания.

Значение атмосферного давления поступает от датчика BMP1 (GY68 BMP180).
Управление датчиком давления осуществляется по интерфейсу TWI (I2C).
Входы датчика подтянуты к напряжению питания резисторами R8 и R10.

Для отображения информации используется жидкокристаллический экран Nokia 5110. На экране отображается информация о текущем атмосферном давлении, а также параметры настройки устройства.
Оперативная индикация состояния атмосферного давления осуществляется с использованием светодиодов VD1..3 («Норма», «Порог», «Скачек»).
Звуковая сигнализация осуществляется с помощью усилителя низкой частоты на транзисторах VT1..2 и громкоговорителя SP1. Громкость звучания может быть отрегулирована с помощью переменного резистора R5.

Настройка устройства осуществляется с использованием кнопок SA2(«Установка»), SA3(«+»), SA4(«-»).
При нажатии на кнопку SA5(«Экран») отображается главный экран с текущим значением атмосферного давления.

Внимание! Фьюзы для настройки МК: HIGH=0xD9, LOW=0xE1.

highslide.js

Рисунок 2. Схема электрическая принципиальная

 

Программное обеспечение.

Программа для МК написана на языке Си в среде AtmelStudio (Version 7.0.1006).
Код программы приведен в Приложении (SignalBarometer.rar Архив проекта Atmel Studio 7 на Си).
В целях снижения энергопотребления устройства применен метод «засыпания» МК в режиме «power-save». При этом потребляемый ток в режиме сна уменьшается до 20мкА.
По расчетам это позволяет использовать две батареи типа АА по 1.5 Вольт в течение 4 месяцев.
Для пробуждения МК из режима «power-save» используется внутренний асинхронный таймер-счетчик №2, который работает постоянно.
Задающий генератор таймера счетчика использует кварцевый резонатор Y1 с частотой резонанса 32768Гц.

Таймер-счетчик №2 настроен так, что каждые 8 секунд происходит его переполнение и вызов прерывания, которое «будит» МК.
МК после пробуждения от таймера-счетчика №2 выясняет не прошло ли 10 минут с предыдущего пробуждения. Если нет, то МК выдает световой сигнал «Норма», «Порог» или «Скачок» в зависимости от условия, сложившегося после предыдущего измерения, и снова засыпает на 8 секунд.
Если с момента предыдущего измерения прошло 10 минут, то МК подает команду датчику давления на проведение измерений, получает ответ от датчика, обрабатывает данные, сравнивая полученное значение с пороговыми значениями или условиями фиксации скачка, выдает световой сигнал «Норма», «Порог» или «Скачок» и звуковой сигнал, если это необходимо. И снова «засыпает» на 8 секунд.

Вторым источником пробуждения МК является внешнее прерывание на входе INT1, которое возникает при нажатии на кнопку «Экран».
МК, пробудившись и выяснив что его «разбудила» кнопка «Экран», включает жидкокристаллический дисплей Nokia 5110 и высвечивает на нем текущее значение атмосферного давления и другую информацию.
Экран будет отображать информацию до момента отпускания кнопки «Экран». После отпускания кнопки «Экран» МК выключает дисплей путем выдачи ему команды «power-down», затем МК «засыпает» сам.

Третьим, и последним, источником пробуждения МК является внешнее прерывание на входе INT0, которое возникает при нажатии на кнопку «Установка».
МК, пробудившись и выяснив что его «разбудила» кнопка «Установка», включает жидкокристаллический дисплей Nokia 5110 и высвечивает на нем параметры настройки устройства.
Повторное нажатие на кнопку «Установка» приводит к перемещению курсора на следующий параметр. Нажатие кнопок «+» и «-» приводит к изменению значения параметра, на котором установлен курсор.
После нажатия кнопки «Установка» на последнем параметре МК выключает дисплей и «засыпает» до очередного пробуждения.

Конструкция устройства.

Устройство выполнено в корпусе распределительной коробки «Tuco 79х79х32, для открытой проводки, цвет белый (65004)»(Рисунок 3).



Рисунок 3. Коробка распределительная Tyco (65004).

 

Плата выполнена на одностороннем фольгированном стеклотекстолите. Размер платы 72х72мм. Расположение деталей на плате показано на рисунке 4. На плате сверху проложены 9 (!) перемычек. Они выделены разными цветами. Если использовать двухстороннюю печатную плату, то перемычки могут быть преобразованы в дорожки.



Рисунок 4. Плата. Вид сверху.

 

Разводка печатной платы показана на рисунке 5. Изображение зеркальное.



Рисунок 5. Разводка печатной платы.

Динамик закрепляется на задней стенке корпуса устройства. Компоненты сборки показаны на рисунке 6.

highslide.js

Рисунок 6. Компоненты устройства.

Батареи питания (два элемента типа AA) размещаются в батарейном отсеке в специализированных держателях-кроватках (Рисунок 7).

highslide.js

Рисунок 7. Размещение батареи.

 

Настройка устройства.

На рисунке 8 показаны органы управления для настройки устройства.
Для входа в режим нажмите кнопку «Установка». На дисплее отобразятся настраиваемые параметры.
Кнопками «+» и «-» установите требуемое значение параметра.
Для перехода к настройке следующего параметра нажмите кнопку «Установка».
Для выхода из режима настройки нажмите несколько раз кнопку «Установка».
Параметры «Верхний <порог>», «Нижний <порог>» «Скачок» задаются в мм рт. ст., «Интервал» измерения скачка задается в часах. .

highslide.js

Рисунок 8. Органы настройки устройства.

 

Регулировка громкости звукового сигнала осуществляется потенциометром «Громкость». Для регулировки необходимо использовать миниатюрную крестообразную отвертку.
При необходимости может быть установлен потенциометр с выведенной наружу ручкой для удобства регулировки.

Эксплуатация устройства.

После включения устройство готово к работе и сразу производит первое измерение атмосферного давления. При этом экран погашен, а результаты измерения отображаются с помощью светодиодных индикаторов «Норма», «Порог» или «Скачок».
Индикатор, соответствующий результату измерения и анализа, производит пять коротких вспышек каждые 8 секунд.

При переходе от состояния «Норма» в состояния «Порог» или «Скачок» выдается звуковой сигнал. Сигнал звучит на протяжении пяти 8 секундных интервалов, начиная с интервала, следующего за изменением состояния.
Для детальной оценки текущего состояния необходимо нажать и удерживать кнопку «Экран». При этом будет отображаться информация, представленная на рисунке 9:

          •     текущее атмосферное давление;
          •     максимальное и минимальное значение давления, измеренного за интервал времени, указанный в настройках;
          •     величина скачка в мм рт.ст. как разница между величинами, указанными в предыдущем пункте;
          •     текстовая характеристика результата измерения: НОРМАЛЬНОЕ, ПОРОГ, СКАЧОК.

После нажатия кнопки «Экран» серия звуковых сигналов будет прервана.

highslide.js

Рисунок 9. Органы управления и индикации при эксплуатации устройства.

После отпускания кнопки «Экран» дисплей погаснет, а устройство продолжит работать в штатном режиме, выводя результат измерения и анализа только на светодиодные индикаторы.

Приложение:

SignalBarometer2.dch     Схема электрическая в формате DipTrace
SignalBarometer2.dip      Печатная плата в формате DipTrace
SignalBarometer.hex      Загрузочный файл
SignalBarometer.rar       Архив проекта Atmel Studio 7 на Си


Удачи Вам в творчестве и всего наилучшего!

Скачать архив.

 

 



Категория: Микроконтроллеры | Просмотров: 37475 | Добавил: MVS

Понравилась статья - нажми на кнопку!

 Нравится 

Всего кликов: 100

Назад

Поделись с друзьями:





Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться или войти на сайт под своим именем.


Всего комментариев: 22
1 2 »
* * 22) Добавил: ser_chebotari Сергей Чеботарь (06.10.2019 19:45) [Материал]

Здравствуйте! Собрал конструкцию Барометра БС-1, у меня аналогичная проблема как у Vladimir. Я буду благодарен если вы мне пришлете новую версию прошивки на адрес: ser_chebotari@rambler.ru

* * 21) Добавил: MVS Владимир (08.05.2019 18:35) [Материал]

Напишите мне по адресу: makarov_v_s@mail.ru . Я вышлю Вам новую версию.

* * 20) Добавил: V0V Vladimir (08.05.2019 17:50) [Материал]

Повторил эту конструкцию. Занижает значения давления на 5...6 мм рт. ст. Но иногда проскакивают значения, близкие к реальным. Менял датчик. Не помогло. Прошивка?
Аналогичная картина  наблюдается  в проекте "Цифровая комнатная метеостанция"

* * 19) Добавил: MVS Владимир (30.03.2019 00:39) [Материал]

Эдуард, искренне рад, что удалось решить проблему. Многие радиолюбители повторяют эту конструкцию. В результате переписки с некоторыми из них в программный код мною внесены изменения. Так, увеличен диапазон установки граничных порогов и  появилась возможность программной корректировки измеренного атмосферного давления, если оно отличается от истинного, полученного по верифицированным приборам. Если Вы хотите получить новую версию программы, то я ее вышлю. Безвозмездно! Напишите мне по адресу: makarov_v_s@mail.ru

* * 18) Добавил: Ua3skc Эдуард Анисимов (29.03.2019 13:18) [Материал]

Остановился на решении с транзистором. Работает отлично тоже.

* * 17) Добавил: Ua3skc Эдуард Анисимов (29.03.2019 09:03) [Материал]

Спасибо за ответ. У меня синий индикатор. Видимо надо или использовать свободный порт для посветки или ставить инвертируюлий транзистор.

* * 16) Добавил: MVS Владимир (29.03.2019 07:23) [Материал]

Дисплеи Nokia 5110  выпускают в двух вариантах управления подсветкой. В одном варианте для включения подсветки надо подавать на вход LED "земля" (красные платы), а в другом - "питание" (синие платы). В некоторых платах уже установлен токоограничивающий резистор. Если резистор не установлен, то его надо установить номиналом 220-330 Ом. В любом случае необходимо проконтролировать ток цепи подсветки. Он не должен превышать 20 мА. 
Схема очень экономичная.  Двух батареек АА хватает на 3-4 месяца. Но если будут постоянно светиться светодиоды, то срок использования батареек существенно сократится.

* * 15) Добавил: Ua3skc Эдуард Анисимов (29.03.2019 01:44) [Материал]

Отличный барометр получился. Работает после сборки. У меня маленькая проблемка с подсветкой имеется. В дежурном режиме светодиоды пле теплятся, а при нажатии. Кнопки дисплея- тухну совсем и при этм дисплей показывает. На вашем видео видно, как чсе работает одновременно. Где может быть проблема?

* * 14) Добавил: MVS Владимир (10.02.2018 15:16) [Материал]

Код выслал на электронную почту. Пробуйте.

* * 13) Добавил: MVS Владимир (10.02.2018 15:08) [Материал]

Да, можно. Я изменил код. Пришлите мне свой e-mail на makarov_v_s@mail.ru Я вышлю Вам hex-файл.

* * 12) Добавил: kuz_09 Константин (10.02.2018 14:07) [Материал]

точнее нижний порог оставить как есть 720, а верхний поднять до 790

* * 11) Добавил: kuz_09 Константин (10.02.2018 13:49) [Материал]

Владимир, собрал ваш прибор , пока на макетке. Но есть одно НО. Живу в санкт Петербурге, наше давление колеблется от 730 до 790 мм.рт.ст. ( 730 и 790 это в пике и редко, но бывает , смотрел статистику погоды ). А у вас на приборе максимальная граница всего 760. Включил я его , на данный момент давление 761 по моему барометру, мигает "порог" . Можно ли сделать так, чтоб макс. и мин. дваление в вашем приборе можно было изменять от 730 до 790 ( в вашей прошивке только от 720 до 760 ) .

* * 10) Добавил: kuz_09 Константин (10.02.2018 12:31) [Материал]

все понял, спасибо

* * 9) Добавил: MVS Владимир (10.02.2018 12:21) [Материал]

EEPROM можно не прошивать. Программа прошьет значения по-умолчанию, если обнаружит, что EEPROM пустой. Значения по-умолчанию в коде такие:
if (AtmPressureLow == 0xFFFF) { // Если данные в EEPROM отсутствуют:
AtmPressureLow = 735; // Нижний  порог атм. давления - 735 мм рт.ст.
AtmPressureHigh = 745; // Верхний порог атм. давления - 745 мм рт.ст.
AtmJumpMin = 3; // Величина регистрируемого скачка - 3 мм рт.ст
AtmJumpInterval = 3; // Интервал регистрации скачка - 3 часа
signal_mode = 1; // Звуковой сигнал - включен
EEPROM_Write(); // Записать данные в EEPROM
}

* * 8) Добавил: kuz_09 Константин (10.02.2018 11:54) [Материал]

Владимир, EEPROM  заливать нужно ? ( в файлах проекта лежит Hex и EEP )

* * 7) Добавил: MVS Владимир (10.02.2018 11:50) [Материал]

Да, это так. Понять куда "шагнуло" давление можно по информации на жк-панели. Но этот вопрос может быть решен установкой еще двух светодиодов в схему: давление ушло вниз или вверх и скачок вверх или вниз. Ну и программу скорректировать.

* * 6) Добавил: kuz_09 Константин (10.02.2018 11:31) [Материал]

я так понял, по этому прибору нельзя определить, растет давление или падает ? он сигнализирует только об его изменении , но в какую сторону (вверх или вниз ) - не укажет?

* * 5) Добавил: kuz_09 Константин (10.02.2018 11:27) [Материал]

все , нашел , жирным шрифтом

* * 4) Добавил: kuz_09 Константин (10.02.2018 11:26) [Материал]

Владимир. Пересмотрел статью но в тексте фьюзов не могу найти. Нашел только для комнатной метеостанции на семисегментниках. Для барографа не вижу

* * 3) Добавил: MVS Владимир (10.02.2018 11:21) [Материал]

В тексте статьи есть указание по установке фьюзов. biggrin

1-20 21-22