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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Horloge avec thermomètre et baromètre. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Horloges, temporisateurs, relais, interrupteurs de charge L'appareil proposé est construit sur le microcontrôleur AT90LS8535, il affiche non seulement l'heure, mais aussi la température, ainsi que la pression atmosphérique, remplaçant ainsi trois appareils électroménagers conventionnels. Il peut être connecté via une interface série à un ordinateur personnel, ce qui aidera à calibrer les échelles du thermomètre et du baromètre et, si nécessaire, à collecter des données pour afficher des graphiques de leurs lectures pour un intervalle de temps sélectionné. Sur l'indicateur LED de l'appareil, vous pouvez observer les valeurs d'heure actuelles sous la forme e HH.MM; température à l'endroit où le capteur à distance est installé, °С ; pression atmosphérique, mm Hg. Art. Une indication à trois niveaux ("normal - attention - déchargée") de l'état de la batterie de secours est fournie. ..50 mm Hg avec une erreur de 50...0,1 mm Hg. Structurellement, l'appareil se compose de trois modules (cartes) - un contrôleur, une indication et une alimentation, placés dans un boîtier mesurant 210x160x80 mm avec une fenêtre transparente pour les indicateurs, et un capteur de température externe connecté à l'unité principale avec un câble à trois fils jusqu'à 20 m de long Le capteur de pression atmosphérique est situé à l'intérieur du boîtier . Le choix du microcontrôleur Atmel AT90LS8535 était dû aux circonstances suivantes :
Le microcontrôleur AT90LS8535 peut être remplacé par un ATmega8535L plus moderne ou un ATmega10Z commun, ATMega603 de la même société sans modifier le programme. Cependant, les deux derniers microcircuits sont beaucoup plus chers et ne sont produits que dans un boîtier plénier à 64 broches, ce qui nécessitera une complication importante de la carte de circuit imprimé. MODULE CONTRÔLEUR Dans le module contrôleur, dont le schéma est illustré à la Fig. 1, les principaux composants de l'appareil sont situés : microcontrôleur DD2 ; convertir les signaux UART du microcontrôleur en niveaux standard de l'interface RS-232 (puce DD1); unité de conversion de la résistance du capteur de température RK1 en tension (microcircuits DAI, DA2, transistors VT1, VT2); capteur de pression (BP1); touches de commande pour indicateurs LED (transistors VT3-VT30); Prises d'interface RS-232 (XP1), programmation du microcontrôleur (XP2) et pour connecter des indicateurs (XP3).
Sous le contrôle du microcontrôleur DD2, les touches des transistors VT3-VT12, VT21-VT30 sont connectées à leur tour à l'alimentation du circuit d'anode commune de dix indicateurs à sept segments, leurs cathodes commutent les transistors VT13-VT19. Le transistor VT30 contrôle une paire de LED situées entre les chiffres des heures et des minutes de l'indicateur. De la broche 29 (PC7) du microcontrôleur, un signal est envoyé à la LED de signe moins de température, et des broches 6 (PB5) et 7 (PB6) - à une LED bicolore indiquant l'état de la batterie de secours. Tous les indicateurs mentionnés ci-dessus sont situés à l'extérieur du module contrôleur. Puisque les broches 6, 7 du microcircuit DD2 sont utilisées et pour sa programmation, il est souhaitable d'effectuer cette opération en déconnectant le câble reliant les modules de contrôleur et d'affichage de la prise HRS. Des tensions proportionnelles aux valeurs mesurées sont fournies à trois sorties du microcontrôleur DD2, programmées comme entrées de trois des huit canaux disponibles de l'ADC intégré.Sortie 40 (PA0 / ADC0) température, 39 (PA1 / ADC1) - pression, 38 (PA2 / ADC2) - tension batterie. L'exemple pour le CAN est la tension +32 V A appliquée sur la broche 5 (AREF) du microcontrôleur, ce qui réduit significativement les exigences de stabilité de ce dernier. Le fait est que la tension de sortie des capteurs de température et de pression est proportionnelle non seulement aux paramètres mesurés, mais également à la tension d'alimentation. La modification de la tension de référence avec elle élimine cette dépendance dans le code de sortie de l'ADC. Bien que les écarts de la tension de référence par rapport à la valeur nominale introduisent une erreur supplémentaire dans le résultat de la mesure de la tension de la batterie, dans ce cas, ce n'est pas si important. La thermistance RK1 - capteur de température - est l'enroulement du relais RES60 (passeport RS4.569. 435-00) avec une résistance de 1900 + 120 / -380 Ohm à 20°C. D'autres enroulements en cuivre d'environ la même résistance peuvent être utilisés ici, y compris les enroulements du relais RES49 (passeport RS4.569.421-00), versions RES79 DLT4.555.011. DLT4.555.011-05. La résistance du fil de cuivre du bobinage dépend linéairement de la température et est assez stable dans le temps. Si sa valeur est connue à une température T0 (par exemple à 20°C), alors à une température T la résistance deviendra égale à R(T) = R(T0)[1 +0,004(T T0)]. La conception du capteur peut être similaire à celle illustrée à la Fig. 2.
Des fils de connexion isolés toronnés 1 (par exemple, MGTF) sont soudés aux bornes A et B du relais 4, en les faisant passer à travers le tube de support 2 rempli de résine époxy 3. Pour éviter les fuites de résine liquide, les endroits où le tube 2 est fixé de manière lâche au relais 1 sont scellés, par exemple, avec de la pâte à modeler , qui est facile à enlever après polymérisation de la résine. Avant de couler, il est nécessaire de mettre sur le faisceau de fils torsadés un tube PVC souple 5. Il protégera non seulement des intempéries, mais également des ruptures de fils lors de plis fréquents, notamment au point de sortie du tube 2. ne pliez pas les bornes du relais ou ne coupez pas celles qui ne sont pas utilisées. Cela peut endommager leurs isolants en verre et l'humidité qui a pénétré à l'intérieur du boîtier hermétique du relais provoquera de la corrosion et, avec le temps, une rupture du fil de bobinage ultra-fin. Sur l'amplificateur opérationnel DA1.1, DA1.2 et les transistors à effet de champ VT1, VT2, deux stabilisateurs de courant de 1 mA sont assemblés. Leur identité est assurée par l'application d'un exemple de tension à partir d'un diviseur commun R1R2 et l'égalité des résistances des résistances de rétroaction R3 et R4. Le courant du stabilisateur supérieur selon le circuit traverse le capteur RK1 et deux fils de connexion connectés aux broches 1 et 3 du connecteur X1, le courant inférieur traverse l'exemple de résistance (résistance R5) et également deux fils connectés aux broches 2 et 3. Étant donné que le résultat de la mesure est la différence de tension aux sources des transistors VT1 et VT2, des chutes de tension égales sur les fils et les contacts du connecteur s'annulent lorsqu'elles sont soustraites. La valeur de la résistance R5 est légèrement inférieure à la résistance du capteur RK1 à la température minimale mesurée, elle correspond donc à un signal de sortie presque nul du convertisseur. Si un capteur avec une résistance sensiblement différente de 1850 Ohm à température ambiante est utilisé, il est nécessaire de calculer sa résistance à l'aide de la formule ci-dessus à la température de la limite inférieure de l'intervalle de mesure (par exemple, -50 ° C) et de prendre la valeur inférieure la plus proche de la série E5 comme valeur de R24. ils produisent des résistances avec une tolérance ne dépassant pas ± 5%, cependant, vous devez en utiliser une de précision, par exemple, C2-29V avec une tolérance de + 1 % ou moins, seule une telle résistance assurera l'effet minimal des changements de température sur le site d'installation de l'appareil sur ses lectures. L'opération de soustraction est effectuée par un amplificateur différentiel CC de précision sur l'amplificateur opérationnel DA2.1, DA2.2. Le fonctionnement d'un tel amplificateur est décrit dans [3]. L'égalité exacte des résistances des résistances R8-R11 est nécessaire, elles doivent donc être sélectionnées avec des tolérances ne dépassant pas ± 0,1 ... ± 0,25%, les résistances R3, R4 doivent également avoir des tolérances similaires. Le gain de l'amplificateur différentiel est réglé de sorte que la tension de sortie maximale possible pour l'amplificateur opérationnel, environ 4,4 V, corresponde à la limite supérieure de mesure de la température. La valeur requise du gain est trouvée par la formule
où R0 est la résistance du capteur à température ambiante, kOhm ; i0=1 mA - courant nominal à travers le capteur et la résistance de référence ; Tmax, Tmin - respectivement, les limites supérieure et inférieure de l'intervalle de mesure, °C. Étant donné les valeurs égales des résistances R8-R11 (elles peuvent être choisies de 2 à 10 kOhm), la valeur de la résistance R6 est calculée par la formule
Les exigences relatives à la précision de la valeur de cette résistance ne sont pas très élevées, les erreurs peuvent être compensées par un logiciel. Mais comme les autres résistances de l'unité de mesure, elle doit être thermiquement stable. Le capteur de pression BP1 - MPX4115AP est fabriqué par Motorola spécifiquement pour les baromètres électroniques et les altimètres barométriques. Dans la plage de 0,15 ... 1,15 kPa (112,5 ... 862,5 mm Hg), la dépendance de sa tension de sortie à la pression est linéaire avec une pente normalisée. Cependant, le décalage d'origine des caractéristiques des différentes instances de capteur atteint 20 mm Hg. Art. La compensation de décalage dans cet appareil est affectée au programme du microcontrôleur. La première sortie du capteur est facile à identifier par la découpe semi-circulaire sur celle-ci. Si les lectures du baromètre dans l'appareil fabriqué sont instables, les interférences induites sur le circuit de sortie du capteur BP1 sont le plus souvent à blâmer. Pour s'en débarrasser, il suffit d'installer un condensateur d'une capacité d'au moins 1 uF entre les bornes 2 et 0,047 du capteur, ce qui n'est pas représenté sur le schéma. Le circuit R7C11 permet une installation fiable du microcontrôleur DD2 dans son état initial lors de la mise sous tension. Les condensateurs C1-C10, C12 - blocage, C13 et C14 sont nécessaires pour exciter le résonateur à quartz ZQ1. La carte de circuit imprimé du module contrôleur est double face en fibre de verre feuille de 1,5 mm d'épaisseur. Ses dimensions sont de 190x120 mm avec une découpe de 90x60 mm. Une caractéristique du circuit et de la conception du module est trois fils "communs" indépendants pour les circuits et indicateurs analogiques et numériques. Dans l'appareil assemblé, ces fils ne sont connectés les uns aux autres que dans le module d'alimentation. Cette réception réduit les interférences créées par les nœuds analogiques, numériques et le module d'affichage. Lors du test et de la configuration d'un contrôleur alimenté par des sources "non standard", par exemple des sources de laboratoire, n'oubliez pas de connecter les fils communs de ces derniers les uns aux autres. Résistances R1-R6, R8-R11 - C2-29V ou autres résistances de précision avec les tolérances indiquées ci-dessus. Le reste des résistances sont des MLT ordinaires ou C4-1. Tous les condensateurs sont en céramique. Résonateur à quartz ZQ1 - NS-49 ou autre pour la fréquence désirée. Fiches ХР1-ХРЗ - blocs de broches à deux rangées PLD. La partie bloc du connecteur PC4 (X1) est installée sur le boîtier de l'instrument. Ses contacts sont reliés aux plots correspondants de la carte de circuit imprimé. Le convertisseur de niveau de signal d'interface RS-232 MAX202CPE (DD1) peut être remplacé par l'un de ses nombreux analogues fonctionnels, qui ne diffèrent que par le nombre de canaux de conversion, les caractéristiques recommandées des condensateurs C4, C5, C9, C10 et le niveau de protection des entrées et des sorties contre les interférences et les surtensions. Dans les cas extrêmes, la puce DD1 peut être remplacée par un nœud sur deux transistors selon le circuit illustré à la Fig. 3. La tension négative nécessaire pour former un signal TXD à part entière dans ce cas est obtenue en redressant le signal RXD de l'ordinateur à l'aide du circuit VD1C1. Les convertisseurs sans transformateur sont intégrés dans des microcircuits d'interface spécialisés pour obtenir une tension positive et négative accrue.
Les amplis op à double précision MAX478СРА (DA1, DA2) seront remplacés par le quad MAX479CPD. Des amplis op similaires sont fabriqués par Analog Devices (AD8512, AD8513). Dans les cas extrêmes, un seul KR140UD26A domestique fera l'affaire. Les transistors à effet de champ KPZ0ZE peuvent être remplacés par KP302 avec des indices de lettre B-G ou d'autres avec un canal n et un courant de drain initial d'au moins 3 ... 5 mA. Au lieu des transistors KT315G, vous pouvez installer KT315B ou sur KT3102 avec n'importe quel index de lettre, au lieu de KT972A - KT817G et au lieu de KT973A - KT973B. Bien sûr, il est permis d'utiliser tout autre transistor d'environ la même puissance avec un n21E d'au moins 100, y compris ceux importés. MODULE D'INDICATION Le but de ce module ressort clairement de son nom et le circuit est illustré à la Fig. 4. Entre les indicateurs LED à sept segments des heures (HG1, HG2) et des minutes (HG3, HG4) avec des chiffres de 25 mm de haut, se trouvent les LED HL3 et HL4, clignotant à une fréquence de 0,5 Hz. Les indicateurs restants font la moitié de la taille. HG5-HG7 indiquent la température, HG8 et HG9 - l'unité de mesure (°C). Grâce à la résistance R2, le point décimal s'éclaire entre les chiffres des unités et les dixièmes de degré. Le contrôleur affiche la valeur de la pression atmosphérique sur les indicateurs HG10-HG12 dont l'unité de mesure (mm) est visible sur l'indicateur double seize segments HG13. Veuillez noter que le contrôleur ne contrôle pas les indicateurs HG8, HG9, HG13. Les symboles nécessaires sont "programmés" en connectant les cathodes des segments de ces indicateurs à un fil commun via les résistances R4-R16. À gauche de l'indicateur HG5 (un chiffre de dizaines de degrés), une LED plate HL1 est située horizontalement - un signe moins. La LED bicolore HL2 est utilisée pour indiquer l'état de la batterie de secours. Alors que la tension est normale, elle est verte, un changement périodique de la couleur de la lueur signale qu'il est temps de remplacer la pile. Si la couleur est rouge fixe, la batterie est morte ou manquante. La carte de circuit imprimé du module est double face en fibre de verre feuille d'une épaisseur de 1,5 mm. Ses dimensions sont de 190x75 mm. La prise XP1 (PLD-24, identique à la prise du contrôleur XP1) et toutes les résistances sont montées sur un côté de la carte. Indicateurs HG13 - HG1 et LED HL4-HLXNUMX - sur le côté opposé, ayant préalablement peint sa surface et les points de soudure des broches de la fiche et des fils de résistance avec de la peinture sombre. Cela améliore l'apparence de l'instrument en créant un arrière-plan sombre pour les indicateurs et en masquant les détails de l'appareil à l'utilisateur. Le diagramme (voir Fig. 4) montre les types de LED et d'indicateurs fabriqués par Kingbright, mais ceux similaires d'autres sociétés, y compris domestiques, peuvent être utilisés avec le même succès.
Indicateurs HG1-HG4 -jaune, HG5-HG7 - vert, le reste - lueur rouge. Bien sûr, vous pouvez choisir d'autres couleurs selon vos propres goûts. La couleur de la LED HL1 doit être la même que celle des indicateurs HG5-HG7, et les LED HL3, HL4 doivent être les mêmes que les indicateurs HG1-HG4. Il est souhaitable d'utiliser des LED à diffusion diffuse de la lumière (avec une lentille mate). Pour éliminer l'éclairage inutile des éléments de conception de l'appareil, couvrez les surfaces latérales des LED HL1 et HL2 avec de la peinture opaque. MODULE DE PUISSANCE Sur la fig. la figure 5 montre un schéma d'un module qui génère quatre tensions : + 5 V (A) et - 5 V - pour alimenter les composants analogiques de l'appareil ; +5 V (C) - pour ses nœuds numériques ; tension pulsée (non filtrée) +12 V - pour les indicateurs. Les tensions des enroulements correspondants du transformateur T1, après avoir été redressées par les ponts de diodes VD1 - VD4, sont fournies (à l'exception de la tension +12 V) aux condensateurs de filtrage C1-C3 et aux stabilisateurs intégrés DA1-DA3. Le module a trois sorties du fil commun : Commun. (A) - "analogique" ; Tot. (C) - "numérique" ; Tot. (I) - pour les indicateurs. Ils ne sont interconnectés qu'en un point sur la carte du module de puissance, et dans tous les autres modules, ils ne sont pas connectés électriquement. Cela est nécessaire pour réduire le niveau d'interférence généré par les nœuds numériques du module contrôleur analogique.
Transformateur T1 - TP112-19 avec un circuit magnétique annulaire, sur lequel, en plus des enroulements existants I-III, deux autres sont enroulés: IV (80 tours de PEV-2 fil 0,2 mm) et V (120 tours de PEV- 2 fils 0,5 mm ). Vous pouvez utiliser n'importe quel autre transformateur d'une puissance globale d'au moins 15 W avec le nombre requis d'enroulements secondaires (I-IV - 7 ... 9 V / 0,05 A chacun ; V - 12 ... 15 V / 0.5 A). La tension de la batterie galvanique de secours GB1 via le commutateur SA1 et la diode VD6 est fournie à la sortie +5 V (C) s'il n'y a pas de tension correspondante à la sortie du stabilisateur DA3. Cela prend en charge le fonctionnement du contrôleur lorsque l'appareil est déconnecté du réseau, ce qui est nécessaire non seulement pour se protéger contre les pannes en cas de panne du réseau, mais aussi, par exemple, pour transporter l'appareil d'une pièce à l'autre. La batterie GB1 est composée de trois piles AA connectées en série. La plupart du temps, le courant tiré de la batterie est négligeable, il est donc préférable d'utiliser des piles à électrolyte alcalines (alcalines), qui se caractérisent par une autodécharge minimale et une durée de vie maximale autorisée. Les plus fiables sont les éléments "de marque" de fabricants renommés. Ils peuvent durer plusieurs années sans être remplacés, et les contrefaçons bon marché s'avèrent parfois inopérantes au bout de quelques semaines. L'interrupteur SA1 est relié à un circuit filaire commun de commande de tension de la batterie GB1 en l'absence de celle-ci. Cela élimine les fausses lectures d'indicateur. La carte de circuit imprimé du module de puissance est unilatérale avec plusieurs cavaliers. Dimensions du panneau - 120x100 mm. Les stabilisateurs intégrés DA1 et DA3 peuvent être remplacés par des stabilisateurs nationaux ou importés pour une tension positive de 5 V (KR1158EN5, 78L05, LM2931AZ-5.0), DA2 - pour le même négatif (79L05, LM2990T-5.0). Condensateurs à oxyde - K50-35 ou leurs homologues importés. Diodes VD5, VD6 - toute basse puissance. Si possible, installez ici des diodes Schottky ou au germanium. Certes, un courant inverse assez important de ce dernier peut nuire à la durée de vie de la batterie du GB1. PROGRAMME DE MICROCONTROLEUR Le code source du programme est écrit en AVR-assembleur. Le contenu du fichier hexadécimal obtenu à la suite de la traduction du programme est indiqué dans le tableau. 1. C'est lui qui doit être chargé dans la mémoire programme du microcontrôleur DD2.
Le fonctionnement du programme après la mise sous tension commence par l'initialisation du microcontrôleur - la définition des modes de fonctionnement des minuteries, le système d'interruption, les ports d'E / S, l'UART, ainsi que l'écriture des valeurs initiales de variables aux registres et aux cellules de mémoire. Après cela, une boucle sans fin d'attente pour recevoir des commandes via l'interface série est lancée. Chaque seconde interrompt à partir de la minuterie 1 compte le temps. Sur les interruptions du temporisateur 0, la procédure de contrôle dynamique de la sortie d'informations vers les indicateurs LED fonctionne et les résultats de l'ADC sont lus. La période d'interruption du temporisateur est de 0 à 0,5 ms, de sorte que les informations dans les dix bits de l'indicateur sont mises à jour toutes les 5 ms. Le compte ADC suivant est obtenu lors du traitement de chaque 32e interruption à partir du temporisateur 0. 1024 comptes de l'un des paramètres (température, pression ou tension) obtenus en 64 ms sont ajoutés, puis la somme est divisée par 64, et la valeur moyenne résultante est stocké dans la RAM pour d'autres calculs. Pendant les 1024 ms suivantes, l'ADC mesure un autre paramètre. Ainsi, le cycle complet d'interrogation des capteurs est d'un peu plus de 3 s. Après cela, le microcontrôleur exécute les procédures de calcul des valeurs physiques des grandeurs mesurées et les prépare pour la sortie vers l'indicateur. Le microcontrôleur calcule le nombre X affiché sur l'indicateur selon la formule X=K(NZ), et les coefficients K et Z lors du calcul de la température et de la pression sont différents.Leurs valeurs sont "protégées" dans le code de programme et sont transférées de celui-ci à la RAM lors de l'initialisation. Si nécessaire, les coefficients peuvent être "ajustés" aux caractéristiques réelles des capteurs à l'aide d'un calculateur relié à l'instrument. Les nouvelles valeurs sont valables jusqu'à la mise hors tension du microcontrôleur ; elles ne sont pas enregistrées dans la mémoire non volatile. Le microcontrôleur surveille l'état de la batterie en comparant le résultat de la mesure de sa tension avec deux seuils définis dans le programme. Lorsque la tension de la batterie est supérieure à 3,3 V, les niveaux aux sorties PB5 et PC7 du microcontrôleur sont tels que la couleur de la LED HL2 (voir Fig. 4) est verte. Si la tension de la batterie est comprise entre 1,25 et 3,3 V, la polarité de la tension appliquée à la LED et la couleur de sa lueur changent toutes les secondes. Avec une chute de tension inférieure à 1,25 V, la LED est rouge en permanence. Les valeurs de seuil indiquées sont approximatives, car elles dépendent, par exemple, de la tension d'alimentation +5 V (A). Les modes de faible consommation (Idle, Power Down et Power Save) fournis dans le microcontrôleur AT90LS8535 ne sont pas utilisés par le programme même lorsqu'il fonctionne sur une batterie de secours. Son énergie est déjà suffisante pour alimenter les heures déconnectées du réseau pendant plusieurs jours. La réception via l'interface RS-232 et l'exécution de six commandes sont fournies, indiquées dans le tableau. 2.
L'ordinateur, avec le port COM auquel l'appareil est connecté par un câble null-modem, envoie des commandes en transmettant un à trois octets indiqués dans le tableau et reçoit des réponses à celles-ci dans le mode suivant : taux de change - 9600 Baud, nombre de bits de données - 8, nombre de bits d'arrêt - 1, la parité est désactivée. En tableau. La figure 3 montre les adresses où différentes variables et paramètres sont stockés dans la RAM du microcontrôleur. Seuls les octets inférieurs des adresses sont donnés, qui sont indiqués dans les commandes selon le tableau. 2. L'octet de poids fort 01H est implicite.
PROGRAMME INFORMATIQUE EXTERNE Le programme Lclock, destiné au contrôle de l'horloge, à l'étalonnage des thermomètres et des baromètres, a été préparé à l'aide du package Delphi version 3.0, le système de développement d'applications Windows de Borland. Pour accéder aux ports COM de l'ordinateur, la bibliothèque de fonctions correspondantes de SaxSoft (fichier comm.fnc) a été utilisée. Le connecteur du port COM1 (par défaut, le menu du programme Lclock permet d'utiliser le port COM2 si nécessaire) est relié par un câble null-modem au connecteur de l'horloge correspondante. La vue de la fenêtre principale du programme est illustrée à la fig. 6. Toutes les 3 s, il lit les valeurs actuelles de temps, température, pression de la mémoire du contrôleur de la montre, affichant les valeurs qui dupliquent les lectures des indicateurs LED dans les fenêtres d'écran correspondantes. De plus, le programme lit et affiche la tension de la batterie de secours.
Lorsque le mode "Record-On" est activé, les données reçues sont automatiquement enregistrées dans le fichier disque sclock.ini. Ils peuvent être utilisés pour calculer les valeurs moyennes de température et de pression pendant une certaine période, en traçant leurs changements et d'autres opérations similaires. Le mode par défaut est "Record-Off" et aucun enregistrement n'est effectué. Si, au moment de l'activation de l'enregistrement, le programme a constaté que le fichier sclock.ini existe déjà, il complète les données qu'il contient avec de nouvelles, sinon il crée un nouveau fichier portant le même nom. Le programme Lclock lit et affiche également les valeurs de tous les coefficients utilisés par le microcontrôleur pour calculer les coefficients. Ils peuvent être modifiés manuellement en saisissant les valeurs requises dans les fenêtres appropriées, ou automatiquement en effectuant l'une des procédures de calibrage ("Automatic Calc"). Il permet également de régler l'heure courante ("Set time") et de régler le rapport de division en fréquence du générateur d'horloge du microcontrôleur ("Set speed") pour régler l'horloge. Pour définir l'heure exacte, il suffit de définir de nouvelles valeurs de minutes et d'heures dans les fenêtres correspondantes ou de cliquer sur le bouton "Définir à partir des ordinateurs". Dans ce dernier cas, les lectures correspondant à l'heure système de l'ordinateur seront définies. , à son tour, peut être réglé avec précision via Internet à l'aide d'horloges atomiques (voir ., par exemple, [4]). Les boutons "Reset sec" et "Set sec=59" permettent une synchronisation précise de l'horloge. Ils définissent la valeur de secondes non affichées sur les indicateurs et l'écran à 0 ou 59, respectivement. ÉTALONNAGE DU THERMOMÈTRE ET DU BAROMÈTRE Les erreurs de mesure données au début de l'article caractérisent les capacités potentielles du matériel de l'appareil. Les erreurs réelles dans les mesures de température et de pression dépendent largement de la précision et de la précision de l'étalonnage. Au cours de l'exécution de cette opération, les valeurs exactes des coefficients utilisés pour convertir les nombres sans dimension lus dans les registres ADC en valeurs de grandeurs physiques dans les unités appropriées sont déterminées et enregistrées dans la mémoire de l'appareil. Pour chacune des grandeurs - température T et pression P - deux paramètres sont nécessaires : décalage du zéro (ZT, ZP) et pente (Kt, KP) de la caractéristique. Comme vous le savez, le microcontrôleur n'effectue des opérations arithmétiques que sur des nombres entiers et les paramètres Km, KR sont généralement fractionnaires. Par conséquent, le programme fonctionne réellement avec leurs valeurs multipliées par 1024. Elles sont stockées dans les cellules RAM du microcontrôleur et affichées dans les fenêtres du programme Lclock. Le résultat final du calcul de température ou de pression est obtenu par mise à l'échelle - en divisant le résultat préliminaire par 1024 Deux points d'étalonnage suffisent pour calculer les paramètres. Plus ils sont proches des bords de la plage de température ou de pression la plus couramment utilisée, mieux c'est. Pour calibrer, par exemple, un thermomètre, ses lectures avant calibrage (T1, T2) et les lectures d'un thermomètre de référence (T01, T02) doivent être connues aux points sélectionnés. Ensuite, les nouvelles valeurs de Kt et Zt sont calculées par les formules (Who et Zto sont les anciennes valeurs des paramètres) :
Comme référence pour l'étalonnage, un thermomètre d'aquarium à mercure, qui peut être acheté dans une animalerie, est le mieux adapté. L'erreur des thermomètres à alcool domestiques est trop grande. Après avoir lancé le programme Lclock, le capteur de température et le thermomètre de référence sont plongés dans de l'eau chaude (il faut l'agiter en permanence). Après les y avoir maintenus pendant au moins 5 minutes pour stabiliser les lectures, appuyez sur le bouton "Température-Automatic Calc-Calc & Set" dans la fenêtre de programme correspondante, entrez la valeur lue sur l'échelle du thermomètre de référence dans le "First Point" fenêtre et appuyez sur la touche Entrée. À ce moment, le programme enregistrera automatiquement les lectures du capteur de température. Le capteur et le thermomètre sont transférés dans de l'eau froide dont la température diffère de la précédente de 20 degrés Celsius ou plus. Une fois les lectures stabilisées et entrées dans la fenêtre "Second Point", les nouvelles valeurs des coefficients Kt et ZT seront calculées et écrites dans la RAM de l'instrument. Le baromètre est calibré de la même manière. Les formules de calcul de KP et ZP sont similaires à celles données ci-dessus pour Kt et ZT. Naturellement, les valeurs de température T qu'elles contiennent sont remplacées par des valeurs de pression P. Cependant, l'étalonnage est difficile car les instruments de mesure précise de la pression atmosphérique ne sont disponibles que dans des laboratoires équipés de manière professionnelle. Par conséquent, il est nécessaire d'utiliser les données Internet comme données exemplaires (par exemple, , , ), les services météorologiques de radio et de télévision. Malheureusement, ils sont inexacts, et les corrigent tardivement. Par conséquent, sans limiter les informations d'un seul service, vous devez examiner les messages de plusieurs, en écartant les erreurs évidentes et en calculant la moyenne des valeurs plausibles. Avant de lancer le programme Lclock pour calibrer le baromètre, attendez que la pression devienne suffisamment basse ou, au contraire, élevée (les valeurs extrêmes dans la région de Moscou sont de 720 et 770 mmHg). Entrez la pression réelle dans la fenêtre "First Point" en appuyant d'abord sur le bouton "Pressure-Automatic Calc-Calc&Set". Cette valeur sera écrite sur le fichier disque avec les lectures du capteur de pression. Maintenant, le programme peut être fermé et avant que la pression atmosphérique n'approche de la valeur extrême opposée, éteignez l'ordinateur. Lors du redémarrage du programme Lclock, appuyez à nouveau sur le bouton "Pressure-Automatic Calc-Calc&Set" et entrez la valeur de pression réelle dans la fenêtre "Second Point". Après cela, les paramètres corrigés КР et ZP seront automatiquement calculés et écrits dans la RAM de l'appareil, et le programme lira les données sur le premier point d'étalonnage du fichier. Les résultats de l'étalonnage sont stockés par le contrôleur de la montre dans la RAM, donc si l'alimentation est complètement déconnectée (par exemple, lors du remplacement ou de la défaillance de la batterie de secours), ils seront perdus. Pour éviter cela, il est recommandé d'appuyer sur le bouton "Enregistrer par défaut" après l'étalonnage, et les valeurs définies des coefficients (ainsi que le facteur de division de fréquence du quartz) seront stockées dans le fichier disque. restaurer les valeurs perdues, il suffira d'appuyer sur le bouton "Définir le coefficient par défaut.". notez les valeurs trouvées sur papier et, si nécessaire, saisissez-les dans les fenêtres appropriées. Si les capteurs ne doivent pas être remplacés pendant le fonctionnement, vous pouvez forcer le contrôleur à accepter les résultats d'un étalonnage des paramètres par défaut une fois effectué. La manière la plus correcte de procéder consiste à modifier les constantes correspondantes dans le code assembleur du programme, à le compiler et à reprogrammer le microcontrôleur. Sans avoir recours à une intervention dans le texte source, la même opération peut être effectuée en modifiant simplement certains octets directement dans le fichier hexadécimal (voir tableau 1). Sur la fig. 7 montre comment les valeurs des paramètres KP, ZP, Kt, ZT y sont enregistrées. Le facteur de division de la fréquence d'horloge du microcontrôleur, nécessaire au bon fonctionnement de l'horloge, y est également enregistré. Sa valeur doit être numériquement égale à 1/64 de la fréquence d'horloge du microcontrôleur DD2 en hertz. En pratique, l'écart de cette fréquence par rapport à la valeur indiquée sur le résonateur à quartz ZQ1 (4096 kHz) peut atteindre des centaines de hertz.
Dans chaque ligne modifiée du fichier hexadécimal, le dernier octet, la somme de contrôle, doit être corrigé. Sur la fig. 7 ces octets sont soulignés. En ajoutant arithmétiquement les valeurs de tous les octets de la chaîne sauf les derniers, soustrayez leur somme de la puissance supérieure la plus proche de 2. L'octet de poids faible de la différence résultante sera la nouvelle somme de contrôle. littérature
Auteur : Yu.Revich, Moscou
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