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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Reloj con termómetro y barómetro. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Relojes, temporizadores, relés, interruptores de carga El dispositivo propuesto está construido sobre un microcontrolador AT90LS8535; muestra no solo la hora, sino también la temperatura y la presión atmosférica, reemplazando así a tres electrodomésticos convencionales. Se puede conectar a través de una interfaz en serie a una computadora personal, lo que ayudará a calibrar las escalas del termómetro y del barómetro y, si es necesario, recopilar datos para mostrar gráficos de cambios en sus lecturas durante un intervalo de tiempo seleccionado. En el indicador LED del dispositivo puede observar los valores de tiempo actuales en el formato HH.MM; temperatura en el lugar donde está instalado el sensor remoto, °C; presión atmosférica, mm Hg. Arte. El estado de la batería de respaldo tiene una indicación de tres niveles (“normal - atención - baja”). El dispositivo mide temperaturas en el rango -50...+50 °C con un error de 0,1...0,2 °C. Intervalo de medición de presión: 700 ..800 mm Hg con un error de 1...2 mm Hg. Estructuralmente, el dispositivo consta de tres módulos (placas): un controlador, indicación y fuente de alimentación, colocados en una carcasa de 210x160x80 mm con una ventana transparente para indicadores y un sensor de temperatura remoto conectado a la unidad principal mediante un cable de tres hilos. hasta 20 m de largo El sensor de presión atmosférica se encuentra en el interior de la carcasa. La elección del microcontrolador AT90LS8535 de Atmel se debió a las siguientes circunstancias:
El microcontrolador AT90LS8535 se puede reemplazar por un ATmega8535L más moderno o el ATmega10Z, ATMEga603 común de la misma empresa sin cambiar el programa. Sin embargo, los dos últimos microcircuitos son mucho más caros y se fabrican solo en un paquete completo de 64 pines, lo que requerirá una complicación significativa de la placa de circuito impreso. MÓDULO DE CONTROL En el módulo controlador, cuyo diagrama se muestra en la Fig. 1, se encuentran los componentes principales del dispositivo: microcontrolador DD2; convertir señales UART del microcontrolador a niveles estándar de la interfaz RS-232 (chip DD1); unidad para convertir la resistencia del sensor de temperatura RK1 en voltaje (chips DAI, DA2, transistores VT1, VT2); sensor de presión (BP1); Teclas de control de indicadores LED (transistores VT3-VT30); Conectores de interfaz RS-232 (XP1), programación de microcontroladores (XP2) y para conexión de indicadores (XP3).
Bajo el control del microcontrolador DD2, los interruptores de los transistores VT3-VT12, VT21-VT30 están conectados alternativamente a la fuente de alimentación del circuito de ánodos comunes de diez indicadores de siete segmentos, sus cátodos están conmutados por los transistores VT13-VT19. El transistor VT30 controla un par de LED ubicados entre las horas y los minutos del indicador. Desde el pin 29 (PC7) del microcontrolador se envía una señal al LED de la señal de temperatura negativa, y desde los pines 6 (PB5) y 7 (PB6) a un LED de dos colores que indica el estado de la batería de respaldo. Todos los indicadores mencionados anteriormente están ubicados fuera del módulo del controlador. Dado que se utilizan los pines 6, 7 del microcircuito DD2 y para su programación, es recomendable realizar esta operación desconectando el cable que conecta los módulos controlador y display del enchufe HRZ. Los voltajes proporcionales a los valores medidos se suministran a tres pines del microcontrolador DD2, programados como entradas de tres de los ocho canales disponibles del ADC incorporado: Pin 40 (PA0/ADC0) temperatura, 39 (PA1/ADC1) - presión, 38 (PA2/ADC2) - voltaje de la batería. El voltaje estándar para el ADC es +32 V A aplicado al pin 5 (AREF) del microcontrolador, lo que reduce significativamente los requisitos de estabilidad de este último. El hecho es que el voltaje de salida de los sensores de temperatura y presión es proporcional no solo a los parámetros medidos, sino también al voltaje de suministro. Cambiar el voltaje de referencia junto con él elimina esta dependencia en el código de salida del ADC. Aunque las desviaciones del voltaje de referencia del valor nominal introducen errores adicionales en el resultado de la medición del voltaje de la batería, en este caso no es tan importante. El termistor RK1, un sensor de temperatura, es el devanado del relé RES60 (pasaporte RS4.569-435) con una resistencia de 00+1900/-120 ohmios a 380 °C. Aquí puede utilizar otros devanados de cobre de aproximadamente la misma resistencia, incluidos los devanados de relé RES20 (pasaporte RS49-4.569.421), versiones RES00 DLT79. DLT4.555.011-4.555.011. La resistencia del alambre de cobre para bobinar depende linealmente de la temperatura y es bastante estable en el tiempo. Si se conoce su valor a la temperatura T0 (por ejemplo, a 20 °C), entonces a la temperatura T la resistencia será igual R(T) = R(T0)[1 +0,004(T T0)]. El diseño del sensor puede ser similar al que se muestra en la Fig. 2.
Los cables de conexión aislados de varios núcleos 1 (por ejemplo, MGTF) se sueldan a los terminales A y B del relé 4, pasándolos a través de un tubo de soporte 2 lleno de resina epoxi 3. Para evitar fugas de resina líquida, los lugares donde el tubo 2 no Los que se ajustan firmemente al relé 1 se sellan, por ejemplo, con plastilina, que es fácil de quitar después de la polimerización de la resina. Antes de verter, es necesario colocar sobre el mazo de cables retorcido un tubo flexible de cloruro de polivinilo 5. Esto protegerá no solo de las influencias atmosféricas adversas, sino también de roturas de cables debido a frecuentes torceduras, especialmente en el punto de salida del tubo 2. Los cables del relé no se deben doblar ni cortar los que no se utilicen. Esto puede dañar sus aisladores de vidrio y la humedad que penetra dentro de la caja sellada del relé provocará corrosión y, con el tiempo, rotura del cable de bobinado ultrafino. Se ensamblan dos estabilizadores de corriente de 1.1 mA en el amplificador operacional DA1.2, DA1 y en los transistores de efecto de campo VT2, VT1. Su identidad está garantizada por el suministro de una tensión de referencia desde el divisor común R1R2 y la igualdad de las resistencias de las resistencias de retroalimentación R3 y R4. La corriente del estabilizador superior según el circuito fluye a través del sensor RK1 y dos cables de conexión conectados a los pines 1 y 3 del conector X1, la corriente del inferior fluye a través de una resistencia de referencia (resistencia R5) y también dos cables conectados a pines 2 y 3. Dado que el resultado de la medición es la diferencia de voltaje en las fuentes de los transistores VT1 y VT2, las caídas de voltaje iguales en los cables y contactos del conector se cancelan entre sí cuando se restan. El valor de la resistencia R5 es ligeramente menor que la resistencia del sensor RK1 a la temperatura mínima medida, por lo que corresponde a una señal de salida casi nula del convertidor. Si se utiliza un sensor con una resistencia notablemente diferente de 1850 ohmios a temperatura ambiente, es necesario calcular su resistencia utilizando la fórmula anterior a la temperatura del límite inferior del intervalo de medición (por ejemplo, -50 ° C) y tomar el valor más pequeño más cercano de la serie E5 como el nominal R24. Producen resistencias con una desviación permitida de no más de ±5%, pero es necesario usar una de precisión, por ejemplo, C2-29V con una tolerancia de +1%. o menos, solo una resistencia de este tipo garantizará una influencia mínima de los cambios de temperatura en el lugar de instalación del dispositivo en sus lecturas. La operación de resta se realiza mediante un amplificador de CC diferencial de precisión que utiliza los amplificadores operacionales DA2.1, DA2.2. El funcionamiento de dicho amplificador se describe en [3]. Es necesario que las resistencias de las resistencias R8-R11 sean exactamente iguales, por lo que deben seleccionarse con tolerancias de no más de ±0,1...±0,25%, las resistencias R3, R4 deben tener tolerancias similares. La ganancia del amplificador diferencial se establece de manera que el límite superior de medición de temperatura corresponda al voltaje de salida máximo posible para el amplificador operacional: aproximadamente 4,4 V. El valor requerido de la ganancia se encuentra mediante la fórmula
donde R0 es la resistencia del sensor a temperatura ambiente, kOhm; i0=1 mA - corriente nominal a través del sensor y resistencia de referencia; Tmax, Tmin: respectivamente los límites superior e inferior del intervalo de medición, °C. Habiendo dado valores iguales a las resistencias R8-R11 (se pueden seleccionar en cualquier valor de 2 a 10 kOhm), calcule el valor de la resistencia R6 usando la fórmula
Los requisitos para la precisión del valor de esta resistencia no son muy altos; los errores se pueden compensar mediante software. Pero al igual que otras resistencias de la unidad de medida, debe ser térmicamente estable. El sensor de presión BP1 - MPX4115AP es fabricado por Motorola específicamente para barómetros electrónicos y altímetros barométricos. En el rango de 0,15...1,15 kPa (112,5...862,5 mmHg), la dependencia de su tensión de salida de la presión es lineal con una pendiente normalizada. Sin embargo, el cambio en las características cero de diferentes instancias de sensores alcanza los 20 mm Hg. Arte. La compensación de compensación en este dispositivo se asigna al programa del microcontrolador. El primer pin del sensor se puede identificar fácilmente por el corte semicircular que tiene. Si las lecturas del barómetro en un dispositivo fabricado son inestables, la culpa más frecuente es la interferencia inducida en el circuito de salida del sensor BP1. Para deshacerse de ellos, basta con instalar un condensador con una capacidad de al menos 1 μF entre los terminales 2 y 0,047 del sensor, que no se muestra en el diagrama. El circuito R7C11 garantiza una instalación confiable del microcontrolador DD2 a su estado original cuando se enciende. Los condensadores C1-C10, C12 son condensadores de bloqueo, C13 y C14 son necesarios para excitar el resonador de cuarzo ZQ1. La placa de circuito impreso del módulo controlador está hecha de laminado de fibra de vidrio de doble cara con un espesor de 1,5 mm. Sus dimensiones son 190x120 mm con un hueco de 90x60 mm. Una característica especial del circuito y diseño del módulo son los tres cables "comunes" independientes para indicadores y circuitos analógicos y digitales. En el dispositivo ensamblado, estos cables están conectados entre sí solo en el módulo de alimentación. Esta técnica reduce la interferencia creada por los nodos analógicos y digitales y el módulo de visualización. Al verificar y configurar de forma independiente un controlador alimentado por fuentes "no estándar", por ejemplo, de laboratorio, no olvide conectar los cables comunes de este último. Resistencias R1-R6, R8-R11 - C2-29V u otras de precisión con las tolerancias previamente especificadas. Las resistencias restantes son MLT o C4-1 ordinarias. Todos los condensadores son cerámicos. Resonador de cuarzo ZQ1 - NS-49 u otro a la frecuencia deseada. Los enchufes XP1-HRZ son bloques de pines PLD de doble fila. La parte del bloque del conector PC4 (X1) está instalada en el cuerpo del dispositivo. Sus contactos están conectados a las almohadillas de contacto correspondientes de la placa de circuito impreso. El convertidor de nivel de señal de interfaz RS-232 MAX202CPE (DD1) se puede reemplazar con uno de sus muchos análogos funcionales, que se diferencian solo en el número de canales de conversión, los valores recomendados de los condensadores C4, C5, C9, C10 y el nivel. de protección de entradas y salidas contra interferencias y sobretensiones. Como último recurso, el microcircuito DD1 se puede reemplazar con un nodo en dos transistores de acuerdo con el circuito que se muestra en la Fig. 3. El voltaje negativo necesario para formar una señal TXD completa en este caso se obtiene rectificando la señal RXD proveniente de la computadora usando el circuito VD1C1. Los convertidores sin transformador están integrados en chips de interfaz especializados para producir mayores voltajes positivos y negativos.
Los amplificadores operacionales de precisión dual MAX478CPA (DA1, DA2) serán reemplazados por un MAX479CPD cuádruple. Analog Devices (AD8512, AD8513) produce amplificadores operacionales similares. Como último recurso, un KR140UD26A nacional servirá. Los transistores de efecto de campo KPZ0ZE se pueden reemplazar por KP302 con índices de letras B-G u otros con un canal n y una corriente de drenaje inicial de al menos 3...5 mA. En lugar de transistores KT315G, puede instalar KT315B o KT3102 con cualquier índice de letras, en lugar de KT972A - KT817G y en lugar de KT973A - KT973B. Por supuesto, está permitido utilizar cualquier otro transistor de aproximadamente la misma potencia con un p21E de al menos 100, incluidos los importados. MÓDULO DE INDICACIÓN El propósito de este módulo se desprende claramente del nombre y el diagrama se muestra en la Fig. 4. Entre los indicadores LED de siete segmentos de horas (HG1, HG2) y minutos (HG3, HG4) con dígitos de 25 mm de alto se encuentran los LED HL3 y HL4, que parpadean con una frecuencia de 0,5 Hz. Los indicadores restantes son la mitad del tamaño. HG5-HG7 muestran la temperatura, HG8 y HG9 - su unidad de medida (°C). Gracias a la resistencia R2, el punto decimal se ilumina entre las unidades y las décimas de grado. El controlador muestra el valor de la presión atmosférica en los indicadores HG10-HG12, cuya unidad de medida (mm) es visible en el indicador doble de dieciséis segmentos HG13. Tenga en cuenta que el controlador no controla los indicadores HG8, HG9, HG13. Los símbolos necesarios se "programan" conectando los cátodos de los segmentos de estos indicadores a un cable común a través de las resistencias R4-R16. A la izquierda del indicador HG5 (decenas de grados) hay un LED plano horizontal HL1, un signo menos. El LED de dos colores HL2 sirve para indicar el estado de la batería de respaldo. Si bien el voltaje es normal, es verde; un cambio periódico en el color del brillo indica que es hora de reemplazar la batería. Si el color es rojo constantemente, la batería está completamente descargada o falta. La placa de circuito impreso del módulo está hecha de laminado de fibra de vidrio de doble cara con un espesor de 1,5 mm. Sus dimensiones son 190x75 mm. El enchufe XP1 (PLD-24, idéntico al enchufe del controlador XP) y todas las resistencias están montados en un lado de la placa. Indicadores HG1 - HG13 y LED HL1-HL4 - en el lado opuesto, habiendo pintado previamente su superficie y las zonas de soldadura de las clavijas del enchufe y terminales de resistencia con pintura oscura. Esto mejora la apariencia del dispositivo al crear un fondo oscuro para los indicadores y ocultar los detalles del dispositivo al usuario. El diagrama (ver Fig. 4) muestra los tipos de LED e indicadores producidos por Kingbright, pero se pueden utilizar con igual éxito otros similares de otras empresas, incluidas las nacionales.
Los indicadores HG1-HG4 son amarillos, HG5-HG7 son verdes y el resto son rojos. Por supuesto, puedes elegir otros colores según tu propio gusto. El color del LED HL1 debe ser el mismo que el de los indicadores HG5-HG7, y los LED HL3, HL4 deben ser similares a los de los indicadores HG1-HG4. Es recomendable utilizar LED con dispersión de luz difusa (con lente esmerilada). Para eliminar la iluminación innecesaria de los elementos estructurales del dispositivo, cubra las superficies laterales de los LED HL1 y HL2 con un poco de pintura opaca. MÓDULO DE PODER En la Fig. La Figura 5 muestra un diagrama de un módulo que genera cuatro voltajes: + 5 V (A) y -5 V - para alimentar los componentes analógicos del dispositivo; +5 V (D) - para sus nodos digitales; voltaje pulsante (sin filtrar) +12 V - para indicadores. Los voltajes de los devanados correspondientes del transformador T1, después de la rectificación mediante puentes de diodos VD1 - VD4, se suministran (excepto el voltaje de +12 V) a los condensadores de filtrado C1-C3 y a los estabilizadores integrados DA1-DA3. El módulo tiene tres terminales de cables comunes: Común. (A) - “analógico”; General (C) - “digitales”; General (I) - para indicadores. Están conectados entre sí solo en un punto de la placa del módulo de potencia y en todos los demás módulos no están conectados eléctricamente. Esto es necesario para reducir el nivel de interferencia creada por los componentes digitales del módulo controlador por los analógicos.
Transformador T1 - TP112-19 con núcleo magnético anular, en el que, además de los devanados I-III existentes, se enrollan dos más: IV (80 vueltas de cable PEV-2 de 0,2 mm) y V (120 vueltas de PEV- 2 hilos de 0,5 mm). Puede utilizar cualquier otro transformador con una potencia total de al menos 15 W con el número requerido de devanados secundarios (I-IV - 7...9 V/0,05 A; V - 12...15 V/0.5 A). El voltaje de la batería galvánica de respaldo GB1 a través del interruptor SA1 y el diodo VD6 se suministra a la salida de +5 V (C) si no hay un voltaje correspondiente en la salida del estabilizador DA3. Esto apoya el funcionamiento del controlador cuando el dispositivo está desconectado de la red, lo cual es necesario no solo para proteger contra fallas en caso de una falla de la red, sino también, por ejemplo, para mover el dispositivo de una habitación a otra. La batería GB1 está formada por tres celdas galvánicas de tamaño AA conectadas en serie. La mayoría de las veces, la corriente consumida por la batería es insignificante, por lo que es mejor utilizar celdas con electrolito alcalino, que se caracterizan por una autodescarga mínima y una vida útil máxima permitida. Los más fiables son los elementos "de marca" de fabricantes conocidos. Pueden durar varios años sin ser reemplazados, y las imitaciones baratas a veces dejan de funcionar después de unas pocas semanas. El interruptor SA1 conecta el circuito de control de voltaje de la batería GB1 al cable común en ausencia de este último. Esto elimina lecturas falsas del indicador. La placa de circuito impreso del módulo de alimentación tiene un solo lado y tiene varios cables de puente. Dimensiones del tablero - 120x100 mm. Los estabilizadores integrados DA1 y DA3 se pueden reemplazar por cualquier nacional o importado para un voltaje positivo de 5 V (KR1158EN5, 78L05, LM2931AZ-5.0), DA2 - para el mismo voltaje negativo (79L05, LM2990T-5.0). Condensadores de óxido: K50-35 o sus análogos importados. Diodos VD5, VD6: cualquiera de baja potencia. Si es posible, instale aquí diodos Schottky o de germanio. Es cierto que una corriente inversa bastante grande de este último puede afectar negativamente la vida útil de la batería GB1. PROGRAMA MICROCONTROLADOR El texto fuente del programa está escrito en ensamblador AVR. El contenido del archivo hexadecimal obtenido como resultado de la traducción del programa se muestra en la tabla. 1. Esto es lo que debe cargarse en la memoria de programa del microcontrolador DD2.
Después de encender, el programa comienza con la inicialización del microcontrolador: configurando los modos de funcionamiento de los temporizadores, sistemas de interrupción, puertos de E/S, UART, así como escribiendo los valores iniciales de las variables en registros y celdas de memoria. Después de esto, comienza un bucle sin fin esperando que se reciban comandos a través de la interfaz serie. El tiempo se cuenta en función de las interrupciones cada segundo del temporizador 1. Sobre la base de las interrupciones del temporizador 0, funciona el procedimiento para controlar dinámicamente la salida de información a los indicadores LED y se leen los resultados de la operación del ADC. El período de interrupción del temporizador es de 0 a 0,5 ms, por lo que la información de los diez dígitos del indicador se actualiza cada 5 ms. La siguiente muestra de ADC se obtiene al procesar cada 32ª interrupción del temporizador 0. Se suman las 1024 muestras de uno de los parámetros (temperatura, presión o voltaje) obtenidas en 64 ms, luego la suma se divide por 64 y el promedio resultante El valor se almacena en la RAM para realizar más cálculos. Durante los siguientes 1024 ms, el ADC mide otro parámetro. Por lo tanto, un ciclo completo de sondeo del sensor dura poco más de 3 s. Después de eso, el microcontrolador lleva a cabo procedimientos para calcular los valores físicos de las cantidades medidas y los prepara para enviarlos al indicador. El microcontrolador calcula el número X que se muestra en el indicador mediante la fórmula X=K(NZ), y los coeficientes K y Z al calcular la temperatura y la presión son diferentes. Sus valores están "cableados" en el código del programa y se transfieren desde a la RAM durante la inicialización. Si es necesario, los coeficientes se pueden "ajustar" a las características reales de los sensores mediante una computadora conectada al dispositivo. Los nuevos valores son válidos hasta que se apaga el microcontrolador, no se almacenan en la memoria no volátil. El microcontrolador monitorea el estado de la batería, comparando el resultado de medir su voltaje con dos umbrales integrados en el programa. Cuando el voltaje de la batería es superior a 3,3 V, los niveles en las salidas PB5 y PC7 del microcontrolador son tales que el color del LED HL2 (ver Fig. 4) es verde. Si el voltaje de la batería está en el rango de 1,25...3,3 V, la polaridad del voltaje aplicado al LED y el color de su brillo cambian cada segundo. Cuando el voltaje cae por debajo de 1,25 V, el LED está constantemente en rojo. Los valores umbral indicados son aproximados, ya que dependen, por ejemplo, de la tensión de alimentación +5 V (A). El programa no utiliza los modos de consumo de energía reducido proporcionados en el microcontrolador AT90LS8535 (inactivo, apagado y ahorro de energía), incluso cuando funciona con una batería de respaldo. Su energía ya es suficiente para alimentar relojes desconectados durante varios días. Se proporciona recepción a través de la interfaz RS-232 y ejecución de seis comandos indicados en la tabla. 2.
La computadora, a cuyo puerto COM está conectado el dispositivo mediante un cable de módem nulo, envía comandos transmitiendo de uno a tres bytes indicados en la tabla y recibe respuestas en el modo: tipo de cambio - 9600 baudios, número de bits de datos - 8, número de bits de parada - 1, la paridad está desactivada. En mesa 3 muestra las direcciones donde se almacenan diversas variables y parámetros en la RAM del microcontrolador. Sólo se dan los bytes bajos de las direcciones, que se indican en los comandos según la tabla. 2. El byte más significativo 01H está implícito.
PROGRAMA DE COMPUTADORA EXTERNA El programa Lclock, diseñado para controlar el reloj y calibrar el termómetro y el barómetro, se preparó utilizando el paquete Delphi versión 3.0, un sistema de desarrollo de aplicaciones para Windows de Borland. Para acceder a los puertos COM de la computadora, se utilizó una biblioteca de funciones correspondientes de SaxSoft (archivo comm.fnc). El conector del puerto COM1 (por defecto, el menú del programa Lclock permite utilizar el puerto COM2 si es necesario) se conecta con un cable de módem nulo al conector del reloj correspondiente. La ventana principal del programa se muestra en la Fig. 6. Cada 3 s lee los valores actuales de tiempo, temperatura, presión de la memoria del controlador del reloj, mostrando valores que duplican las lecturas de los indicadores LED en las ventanas de pantalla correspondientes. Además, el programa lee y muestra el voltaje de la batería de respaldo.
Cuando el modo "Record-On" está habilitado, los datos recibidos se guardan automáticamente en el archivo de disco sclock.ini. Se pueden utilizar para calcular los valores medios de temperatura y presión durante un período determinado, trazar gráficos de sus cambios y otras operaciones similares. De forma predeterminada, el modo está configurado en "Record-Off" y no se realiza la grabación. Si al momento de grabar el programa detecta que el archivo sclock.ini ya existe, agrega nuevos datos a los existentes, de lo contrario crea un nuevo archivo con el mismo nombre. El programa Lclock también lee y muestra los valores de todos los coeficientes utilizados por el microcontrolador al calcular los coeficientes. Se pueden modificar manualmente especificando los valores requeridos en las ventanas correspondientes, o automáticamente realizando uno de los procedimientos de calibración (“Calc. automática”). También es posible configurar la hora actual (“Establecer hora”) y ajustar el factor de división de frecuencia del generador de reloj del microcontrolador (“Establecer velocidad”) para ajustar la velocidad del reloj. Para configurar la hora exacta, basta con configurar nuevos valores de minutos y horas en las ventanas correspondientes o hacer clic en el botón "Configurar desde computadoras", en este último caso se configurarán las lecturas correspondientes a la hora del sistema de la computadora. a su vez, se puede configurar con precisión a través de Internet utilizando relojes atómicos (ver, por ejemplo, [4]). Los botones "Reset sec" y "Set sec=59" se utilizan para una sincronización precisa del reloj. Configuran el valor de los segundos, que no se muestra en los indicadores y en la pantalla, a 0 o 59, respectivamente. CALIBRACIÓN DE TERMÓMETRO Y BARÓMETRO Los valores de error de medición indicados al principio del artículo caracterizan las capacidades potenciales del hardware del dispositivo. Los errores reales en las mediciones de temperatura y presión dependen en gran medida de la exactitud y precisión de la calibración. En el proceso de realizar esta operación, los valores exactos de los coeficientes utilizados para convertir números adimensionales leídos de los registros ADC en valores de cantidades físicas en las unidades correspondientes se determinan y se escriben en la memoria del dispositivo. Para cada una de las cantidades (temperatura T y presión P) se requieren dos parámetros: desplazamiento cero (ZT, ZP) y pendiente (Kt, KR) de las características. Como saben, el microcontrolador realiza operaciones aritméticas solo con números enteros y los parámetros Kt, KR, por regla general, son fraccionarios. Por lo tanto, el programa realmente funciona con sus valores multiplicados por 1024. Se almacenan en las celdas RAM del microcontrolador y se muestran en las ventanas del programa Lclock. El resultado final del cálculo de temperatura o presión se obtiene escalando: dividiendo el resultado preliminar por 1024 Para calcular los parámetros son suficientes dos puntos de calibración. Cuanto más cerca de los bordes del rango de temperatura o presión más comúnmente utilizado estén ubicados, mejor. Para calibrar, por ejemplo, un termómetro, se deben conocer en puntos seleccionados sus lecturas antes de la calibración (T1, T2) y las lecturas del termómetro de referencia (T01, T02). Luego, los nuevos valores de Kt y Zt se calculan mediante las fórmulas (Who y Zto son los valores antiguos de los parámetros):
Un termómetro de acuario de mercurio, que se puede comprar en una tienda de mascotas, es el más adecuado como referencia para la calibración. El error de los termómetros de alcohol domésticos es demasiado grande. Una vez iniciado el programa Lclock, el sensor de temperatura y el termómetro de referencia se sumergen en agua caliente (se debe agitar continuamente). Después de mantenerlos allí durante al menos 5 minutos para estabilizar las lecturas, presione el botón “Temperatura-Calc-Calc&Set Automático” en la ventana del programa correspondiente, ingrese el valor leído en la escala del termómetro de referencia en la ventana “Primer Punto” y presione la tecla Intro. En este momento, el programa registrará automáticamente las lecturas del sensor de temperatura. Transfiera el sensor y el termómetro a agua fría con una temperatura diferente a la anterior en 20 grados centígrados o más. Después de estabilizar las lecturas e ingresarlas en la ventana "Segundo punto", se calcularán y escribirán en la RAM del dispositivo nuevos valores de los coeficientes Kt y ZT. El barómetro se calibra de manera similar. Las fórmulas para calcular KP y ZP son similares a las dadas anteriormente para Kt y ZT. Naturalmente, los valores de temperatura T en ellos se reemplazan por valores de presión P. Sin embargo, la calibración se complica por el hecho de que los instrumentos para medir con precisión la presión atmosférica solo están disponibles en laboratorios equipados profesionalmente. Por lo tanto, tenemos que utilizar los datos de Internet como referencia (por ejemplo, , , ), servicios meteorológicos de radio y televisión. Desafortunadamente, son inexactos y se corrigen demasiado tarde. Por lo tanto, sin limitarse a la información de ningún servicio, es necesario revisar los mensajes de varios, descartando errores obvios y promediando valores plausibles. Antes de ejecutar el programa Lclock para calibrar el barómetro, espere hasta que la presión sea lo suficientemente baja o, por el contrario, alta (los valores extremos en la región de Moscú son 720 y 770 mm Hg). Ingrese la presión real en la ventana "Primer punto" presionando primero el botón "Presión-Calc-Calc&Set automático". Este valor se escribirá en un archivo de disco junto con las lecturas del sensor de presión. Ahora puede cerrar el programa y apagar la computadora antes de que la presión atmosférica se acerque al valor extremo opuesto. Al reiniciar el programa Lclock, presione nuevamente el botón "Pressure-Automatic Calc-Calc&Set" e ingrese el valor de presión real en la ventana "Segundo punto". Después de esto, los parámetros corregidos KR y ZP se calcularán automáticamente y se escribirán en la RAM del dispositivo, y el programa leerá los datos sobre el primer punto de calibración del archivo. El controlador del reloj almacena los resultados de la calibración en la RAM, por lo que si el voltaje de suministro se desconecta por completo (por ejemplo, al reemplazar o fallar la batería de respaldo), se perderán. Para evitar esto, se recomienda que después de la calibración haga clic en el botón "Guardar como predeterminado", y los valores de los coeficientes establecidos (así como el coeficiente de división de frecuencia del cuarzo) se almacenarán en el archivo del disco. Para restaurar los valores perdidos, solo necesita hacer clic en el botón "Establecer coeficiente predeterminado"... Simplemente puede escribir los valores encontrados en un papel y, si es necesario, ingresarlos en las ventanas correspondientes. Si no se espera el reemplazo de sensores durante la operación, puede forzar al controlador a aceptar los resultados de la calibración de parámetros predeterminada una vez realizada. La forma más correcta de hacer esto es cambiar las constantes correspondientes en el código ensamblador del programa, compilarlo y reprogramar el microcontrolador. Sin interferir con el texto fuente, se puede realizar la misma operación simplemente cambiando algunos bytes directamente en el archivo hexadecimal (consulte la Tabla 1). En la Fig. 7 muestra cómo se escriben en él los valores de los parámetros KR, ZP, Kt, ZT. Allí también se anota el factor de división de la frecuencia del reloj del microcontrolador necesario para el funcionamiento preciso del reloj. Su valor debe ser numéricamente igual a 1/64 de la frecuencia de reloj del microcontrolador DD2 en hercios. En la práctica, la desviación de esta frecuencia del valor nominal indicado en el resonador de cuarzo ZQ1 (4096 kHz) puede alcanzar cientos de hercios.
En cada línea modificada del archivo hexadecimal, es necesario corregir el último byte: la suma de comprobación. En la Fig. 7 estos bytes están subrayados. Sumando aritméticamente los valores de todos menos los últimos bytes de la cadena, restan su suma de la potencia superior más cercana de 2. El byte bajo de la diferencia resultante será la nueva suma de verificación. Literatura
Autor: Yu.Revich, Moscú
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