У здоровых людей смена погоды не оказывает особого влияния на их самочувствие, а вот метеозависимые люди реагируют на подобные изменения очень болезненно. Предлагаемый в статье барометр-сигнализатор предназначен для информирования метеозависимых пользователей в режиме реального времени о текущем значении атмосферного давления, выходе значения атмосферного давления за установленные границы и о его резких скачках.
Сразу скажем, что прибор, представленный в данном обзоре, имеет ряд привлекательных особенностей:
- Пользователь самостоятельно задает граничные значения — минимальный и максимальный пороги.
- В случаях если атмосферное давление превысит максимальный порог или опустится ниже минимального уровня, 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.» — миллиметрах ртутного столба.
Домашний барометр своими руками: принципиальная схема и список элементов
Барометр, собираемый по представленной выше схеме, имеет такие конструктивные особенности:
- Устройство создано 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 дисплее отображается информация о текущем атмосферном давлении, а также параметры настройки устройства.
- Оперативная индикация состояния атмосферного давления осуществляется с использованием светодиодов VD1–3 («Норма», «Порог», «Скачок»).
- 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! При настройке МК используются такие фьюзы: HIGH=0xD9, LOW=0xE1.
Барометр своими руками: особенности программного обеспечения и работы устройства
Программа для МК написана на языке Си в среде AtmelStudio (Version 7.0.1006). Код программы приведен в Приложении в файле, прикрепленном в конце обзора (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 20 мкА. По расчетам это позволяет использовать две батареи типа АА по 1.5 Вольт в течение 4 месяцев.
- Читайте также, как сделать Hi-Fi усилитель на микросхеме TDA7294
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, а потом снова засыпает на 8 секунд.
Если с момента предыдущего измерения прошло 10 минут, прибор выполняет такую последовательность операций:
- 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», а затем и звуковой сигнал, если это необходимо.
- После этого аппарат 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 нём текущее значение атмосферного давления и другую информацию. Дисплей будет отображать информацию до момента отпускания кнопки «Экран». После отпускания кнопки «Экран» МК выключает дисплей путем выдачи ему команды «power-down», затем прибор «засыпает» сам.
Третьим и последним источником пробуждения устройства 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 нём параметры настройки аппарата. 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.
Как сделать барометр своими руками: корпус, печатная палата, элементы питания
Устройство выполнено в корпусе распределительной коробки «Tuco 79х79х32, для открытой проводки, цвет белый (65004)». Внешнее исполнение корпуса представлено ниже:
Плата выполнена на одностороннем фольгированном стеклотекстолите. Её размеры 72х72 мм. На плате сверху проложены 9 перемычек. Они выделены разными цветами. Если использовать двухстороннюю печатную плату, то перемычки могут быть преобразованы в дорожки. Расположение деталей на плате показано на фото ниже:
Разводка платы представлена на следующем фото (учтите, что изображение зеркальное):
Динамик закрепляется на задней стенке корпуса устройства. Компоненты сборки показаны на снимке:
Батареи питания (2 элемента типа AA) размещаются в батарейном отсеке в специализированных держателях-кроватках:
Настройка домашнего барометра
На фото выше представлены органы управления, применяемые при настройке аппарата. Каждый из регуляторов имеет своё назначение:
- Кнопка «Установка» нажимается для входа в соответствующий режим. На дисплее отобразятся настраиваемые параметры.
- Клавишами «+» и «-» устанавливается требуемое значение параметра.
- Для перехода к настройке следующего параметра снова нажимается кнопка «Установка».
- Для выхода из режима настройки кнопка «Установка» жмётся несколько раз.
- Регулировка громкости звукового сигнала осуществляется потенциометром «Громкость». Для регулировки необходимо использовать миниатюрную крестообразную отвертку. При надобности может быть установлен потенциометр с выведенной наружу ручкой для удобства регулировки.
Что касается таких параметров, как «Верхний порог», «Нижний порог» и «Скачок», то они задаются в мм рт. ст., а «Интервал» измерения скачка выставляется в часах.
- Смотрите также схему ламповых часов на газоразрядных индикаторах
Эксплуатация самодельного домашнего барометра
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» выдаётся 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 такая информация:
- 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 прерывается. После отпускания этой же клавиши дисплей погаснет, а устройство продолжит работать в штатном режиме, выводя результат измерения и анализа только на светодиодные индикаторы.
- Смотрите также, как сделать наручные часы со светодиодами вместо цифр
Файлы для скачивания: barometr.rar
Ниже представлено демонстрационное видео домашнего барометра для метеозависимых людей:
Источник: