Датчик атмосферного давления своими руками

Электронный барометр своими руками

В данном проекте мы рассмотрим подключения датчика давления по интерфейсу I 2 C к контроллеру Arduino и снятие показаний. Проще говоря мы создадим электронный барометр своими руками.

В качестве датчика давления мы будем использовать BMP085 от фирмы Bosch. Описание и документацию на датчик можно найти здесь. Даташит: BMP085.
BMP085 представляет из себя высокоточный цифровой датчик атмосферного давления с ультранизким энергопотреблением. Также, датчик позволяет измерять температуру. Интерфейс подключения: I 2 C. Применяется датчик в GPS-навигации, метеостанциях, приборах определения скорости подьема/спуска, в измерителях мощности воздушного потока и т.п.

Информация, которая представлена фирмой Bosch по работе с данным датчиком очень скудная. Разобраться с BMP085 помог сайт Jeelabs

Аппаратная часть

К Arduino, датчик BMP085 подключается также, как и другие I 2 C устройства: подключите V_CC к V_CC, GND к GND, SCL к аналоговому выводу 5, а SDA к аналоговому выводу 4. Поставьте подтягивающие (pull-up) резисторы (от 1к до 20к, например 4.7кОм) между SDA, SCL и V_CC (на моей плате они уже присутствуют).

Напряжение питания датчика: 1.8-3.6 В. Также, датчик содержит выход EOC, который сигнализирует об окончании процесса измерения и обработки данных. Если EOC=1, то обработка завершена, если EOC=0, то в процессе. EOC подключен к аналоговому выводу 2 Arduino, но не использовался.

Программное обеспечение

К нашей радости, код от Jeenode содержит всю необходимую функциональность, единственное, что я добавил, так это возможность использования всех режимов передискретизации (oversampling). В BMP085 есть возможность задания 4 режимов передискретизации, каждый из которых затрачивает больше времени и энергии, чем предыдущий режим, но в то же время повышает точность измерения.

Итак, программа. Для начала, мы должны сделать возможность считывания всех 16-битных значений с регистров датчика:

Далее, нам необходима функция, которая будет записывать значение в 8-ми битный регистр:

Затем, нужно определить несколько глобальных переменных для чтения калибровочных данных из Eeprom датчика:

Снятие показаний всех значений с Eeprom может более эффективным, чем каждый раз записывать и считывать показания с каждого регистра. Т.о. достигается хороший выигрыш по времени.
Данные raw температуры(ut) и давления(up) могут быть считаны как 16 и 24 битные значения:

Алгоритм преобразования температуры и давления из raw-данных датчика в реальную температуру (градусы Цельсия) и давление (Паскаль) взят из даташита (плюс некоторые дополнения от Jeenodes):

Данные температуры и давления рассчитываются в одно и то же время (значения температуры используются для расчета давления).

Источник

ДОМАШНЯЯ USB МЕТЕОСТАНЦИЯ

Здравствуйте уважаемые друзья сайта «Радиосхемы«! Ещё давно хотел собрать домашнюю метеостанцию, изначально планировалось сделать автономную конструкцию с ЖК индикатором и т.д., но когда руки уже почти потянулись к текстолиту, у меня произошла ситуация, верней в одной из компаний в которой я тружусь, а именно, в серверной комнате сломался кондиционер. Последствия могли бы быть очень печальны, если бы мне не понадобилось заехать туда по другим вопросам, но слава богу всё обошлось. После этой ситуации понял, что идея метеостанции требует срочной реализации, только совсем уже в другом виде. Итак, обо всём по порядку. Представляемая конструкция — это USB примочка к ПК, которая передаёт данные с датчиков по средствам UART – USB с интервалом 2 секунды, соответственно, на ПК установлена программа, которая помимо обработки и отображения полученных данных передаёт их, при желании, на WEB сервер, зайдя на который можно отслеживать все показания в режиме реального времени и как вы понимаете, находясь в любой точке мира. Блок передаваемых данных выглядит следующим образом:

Перемычки JP1, JP2, JP3 предназначены для «зануления» определённых значений, то есть при установленной перемычке JP1 значение влажности будет всегда 0, при установленной JP2 значение температуры всегда будет 0 и при JP3 значение давления всегда 0.

Схема самодельной метеостанции

Схема очень проста и по сути состоит из 4 основных компонентов. Это МК, датчик атмосферного давления + температуры, датчик влажности и USB – UART преобразователь.

Сразу скажу, что все компоненты покупал на всем известном электронном аукционе, причём покупал сразу в виде готовых модулей. Поясню почему готовыми модулями, во первых – цена датчика (или микросхемы) отдельно и цена модуля ничем практически не отличается, во вторых – готовый модуль уже имеет всю необходимую обвязку, такую как подтягивающие резисторы, стабилизаторы и прочее, в третьих – это намного упрощает конструкцию, а соответственно и её реализацию. Теперь немного о каждом модуле по отдельности.

Датчик давления и температуры

Потрясающий во всех отношениях датчик атмосферного давления и температуры BMP180.

Несмотря на свои крошечные размеры, этот датчик позволяет выдавать удивительно точные показания, как температуры, так и атмосферного давления. Сам датчик имеет размеры

3х3 мм, готовый модуль

10х13 мм, питание датчика 3.3 вольта, поэтому на платке имеется стабилизатор. Интерфейс I2C.

Датчик влажности DHT11

DHT11 является датчиком влажности + температуры, довольно хорош в своей ценовой категории. Но есть небольшой минус, это — точность. Если погрешность по влажности вполне в пределах нормы, то с показаниями температуры всё не так хорошо, но нам и не нужны его данные по температуре т.к. температуру будем брать с BMP180. Штыри на модуле перепаяны на прямые, изначально модуль идёт с угловыми штырьками и к тому же они припаяны с другой стороны.

USB – UART преобразователь

Вообще микросхем и готовых USB – UART преобразователей огромное количество, я остановился на этом. Данный модуль работает на микросхеме FT232RL, а вот изготовитель этой микросхемы далеко не FTDI как заявлено на корпусе этой микросхемы, проще говоря, используемая микросхема – это китайская подделка. Но в этом нет ничего страшного, за исключением того, что компания FTDI решила бороться с подделками очень хитрым способом, они выпустили драйвера, которые затирают ID микросхемы на не оригинальных чипах, после чего подделка перестаёт работать. Для того чтобы этого не случилось — достаточно использовать драйвера НЕ ВЫШЕ версии 2.08.14 и тогда никаких проблем не будет, разницы в работе не оригинала вы не заметите. Если всё же это случилось и устройство перестало правильно определяться в диспетчере устройств, то ничего не потеряно, в любом поисковике вы найдёте решение этой проблемы за 5 минут, на этом я не буду останавливаться.

Для своих целей, мне пришлось немного допилить модуль, перепаяв на нём штырьки, с угловых на прямые, и с прямых на угловые.

Сделать это не повредив ПП достаточно просто, сначала необходимо тонкими кусачками разделить пластиковые втулочки между штырями, после чего выпаять по отдельности каждый штырь вместе с втулкой, затем убрав лишний припой — впаять уже нужные штыри с нужной стороны. Прошивать МК нужно вот с такими фюзами:

После того, как все модули будут допилены и готовы, можно приступать к сборке. Печатная плата в моём варианте имеет итоговый размер 45 х 58 мм, делал фоторезистивным способом, хотя в виду простоты — лут здесь тоже актуален. Все файлы для платы и прошивки скачайте в общем архиве.

Весь набор необходимых компонентов для устройства.

Сборка метеостанции

Сборка прибора заняла пол часа, после чего был уже вполне работоспособный вариант устройства.

Теперь поделюсь своими секретами. После того, как монтаж ПП закончен, я делаю следующее: смываю все остатки флюса и мусора обычным растворителем, после чего купленной для этих целей зубной щеткой очищаю поверхность от волокон, застрявших между точками пайки в результате отмывки, затем перехожу к следующему процессу- покрытие лаком «медной» стороны ПП. Для этого, сначала, в листе бумаги прорезаю окно по размеру ПП, после чего изолентой приклеиваю ПП к этому листу, как показано на рисунке.

Следующий этап – это нанесение лака, для этого использую обычный, автомобильный аэрозольный лак, который используют для тонирования фар и прочего, стоит такой баллон около 150 рублей, продаётся в любом автомагазине. После высыхания получаю вот такой результат.

Всё, все этапы сборки метеостанции закончены, можно отклеивать бумагу.

А вот и готовый, полностью рабочий вариант устройства.

Подытожу касаемо аппаратной части. Стоимость готового устройства, не считая текстолита и расходных материалов, используемых для изготовления и монтажа ПП, составила около 500 рублей.

Программа

Теперь от аппаратной части к программной. Программа состоит из одного исполняемого exe файла. При первом запуске, программа будет пошагово «просить» произвести необходимые настройки, сначала происходит инициализация COM порта, программа выдаст вот такое окно:

Кроме номера порта, в настройках ничего менять не надо! После выбора порта, необходимо нажать кнопку «повторить попытку» в стартовом окне программы. Следующим этапом программа «попросит» произвести «рабочие» настройки.

Здесь указываются оптимальные границы показаний с датчиков, эти значения влияют на графическое отображение значений в основном окне программы, красная стрелка вверх означает завышенное значение, вниз — заниженное и зелёная галочка — в норме соответственно. Что касается оптимальной границы давления, то как таковой её нет, это значение зависит от географических координат вашего города, а верней высоты, на которой расположен ваш город относительно уровня моря, проще всего границы атмосферного давления можно взять из таблицы высот или методом наблюдения.

По желанию можете указать вариант запуска программы (свёрнутый/ не свёрнутый режим). Есть ещё один раздел — это логин, пароль, частота отправки и галочка разрешить отправку данных на WEB сервер. Здесь немного подробней. Эта настройка, при желании, разрешает отправку значений температуры, влажности и давления на глобальный WEB сервер meteolk.ru – это ресурс созданный специально под этот проект, по сути это просто личный кабинет, где содержится вся информация полученная метеостанцией и ничего кроме этого. Для того чтобы можно было пользоваться этим ресурсом необходимо сначала зарегистрироваться для возможности дальнейшей идентификации пользователя, для этого просто заходите на сайт и нажимаете «Регистрация». Так сказать пользуйтесь на здоровье, мне не жалко. На странице регистрации указываете имя, логин и пароль.

Всё, на этом регистрация закончена, и учётные данные можно указывать в программе. Это можно сделать и позже, перейдя в настройки через «Меню», не обязательно при первом запуске. После того как будут произведены все настройки, нажимаете сохранить и в окне запуска программы нажимаете кнопку «повторить попытку». Если всё нормально, то программа запуститься и появится основное окно, после этого создадутся файлы настроек и при последующих запусках, никаких настроек производить уже будет не нужно.

В меню «дополнительно» есть опция «считать данные с контроллера», здесь поясню. Каждые пол часа в оперативку микроконтроллера записываются значения температуры, влажности и давления, всего таких записей может быть 100, если получилось так, что программа не была запущена и вам нужно посмотреть статистику, то при помощи этой опции можно посмотреть данные, это 2-е суток, если таковые есть конечно. При помощи «стереть данные МК» вся собранная ранее статистика и хранящаяся в оперативке — затирается. Помимо текущих, отображаемых значений, есть ещё значения «макс.» и «мин.», это максимальные и минимальные значения, которые были зарегистрированы за время работы программы.
С программой всё, на остальных менюшках не буду останавливаться, думаю, что и так всё интуитивно понятно. Вернусь немного к личному кабинету. После регистрации, можно зайти под своей записью, кстати, можно также зайти под логином «test» и паролем «test», это ради ознакомления. Если у вас есть данные, то вы увидите вот такое окно:

При желании, данные можно посмотреть в графическом варианте, в виде графиков.

Вот и всё. Надеюсь на то, что мой проект вам понравиться и пригодится. Пока-пока! До новых встреч на сайте. Автор Виталий Анисимов. г. Калуга.

Источник

Простой «Предсказатель клева» или как сделать барометр своими руками

Давно известно, что рыбы очень чутко реагирует на изменение атмосферного давления. Считается, что при высоком давлении активность рыбы существенно меньше, хотя ихтиологи имеют другое мнение. Они считают, что рыба в гораздо большей степени реагирует не на абсолютное значение давления, а на его изменение. Как бы то ни было, рыбаку для понимания активности рыбы желательно в преддверии рыбалки следить за атмосферным давлением, чтобы понимать, какую снасть или наживку следует использовать. В конце концов, возможно, стоит вообще остаться дома, если давление слишком высокое. Естественно, чтобы следить за изменением этого параметра, нужен измерительный инструмент – барометр.

Общие вопросы

Скорее всего, рыба действительно реагирует именно на изменение давления, но её большая активность при низком его значении обусловлена рядом факторов.

Во-первых, в умеренном климате высокое давление устанавливается несколько быстрее, чем низкое. Естественно, рыба, при резком его изменении уменьшает активность. Восстановление же с высокого значения до низкого происходит плавно, примерно в два-три раза медленнее, что более комфортно для рыб и легче ими переносится.

Во-вторых, при высоком давлении, как правило, стоит солнечная жаркая погода, что водным обитателям несколько не по душе. Наоборот, при низком, чаще наблюдаются осадки, а всем известно, что в дождь рыба особенно активна.

Покупной барометр

Барометр можно приобрести в магазине, но на рынке представлены преимущественно механические модели. Они имеют существенный недостаток – габариты. Из-за наличия в конструкции пустотелой металлической коробочки, меняющей свой объём от давления, любой подобный прибор достаточно громоздкий. Портативностью он не обладает, поэтому носить его с собой на рыбалку немного проблематично. Электронные измерители давления менее крупные, но их стоимость может быть достаточно высокой.

Существуют и портативные барометры, но их точность, вследствие малых размеров измерительного механизма, невелика, и доверять их показаниям было бы легкомысленно.

Самостоятельное изготовление барометра

Чтобы сделать измеритель атмосферного давления своими руками понадобятся следующие материалы:

• любая ёмкость (главное, чтобы она была с прозрачными и твёрдыми стенками);
• пластиковый или стеклянный стержень, высота которого равна высоте ёмкости, а ширина должна быть такой, чтобы он проходил в пробку для этой ёмкости;
• пластилин или воск для фиксации стержня в ёмкости.

Вначале следует сделать отверстие в пробке, чтобы в него поместился стержень. Он должен доходить до дна ёмкости, а из пробки выступать на 2-3 см.

Затем в ёмкость наливают воду примерно до половины и в неё вставляют пробку со стержнем. Пробку плотно закручивают, а место соединения стержня и пробки замазывают пластилином или воском.

Как пользоваться

Уровень воды при разных состояниях атмосферы приведен на рисунке.

Если вода в стержне поднимается выше уровня воды в ёмкости – давление низкое, и, скорее всего, будет отличный клёв. Если же уровень в стержне ниже, чем в ёмкости, клевать рыба, скорее всего, не будет.

Источник