Датчики атмосферного давления в сопряжении с микроконтроллером
Человечество испокон веков стремилось предсказать погоду. Для этого использовались, в основном, народные приметы, передающиеся из поколения в поколение. Современная наука научилась прогнозировать и моделировать погодные условия с точностью до 70...80%. В этом ей помогают различные электронные приборы — термометры, барометры, гигрометры, измерители температуры точки росы, измерители скорости и направления ветра.
Следует отличать «прогноз погоды» от «расчёта погоды». Первая задача вполне реальна, но не гарантирует абсолютную точность. Для решения второй задачи требуется общемировая сеть погодных датчиков, установленных на всех континентах чуть ли не через каждый километр...
Промышленностью налажен выпуск портативных домашних погодных станций. Наиболее интеллектуальные из них не только украшают интерьер, но и составляют персональный прогноз погоды на ближайшие сутки в радиусе до 30 км от места пребывания.
Сердцем любой погодной станции является барометр, т.е. измеритель атмосферного давления воздуха. Электронные датчики для барометров сейчас перестали быть диковинкой. Это недорогие интегральные микросхемы с аналоговым или цифровым интерфейсом.
Типовые параметры микросхемы SCP1000 (фирма VTI Technologies): диапазон измерения давления 30... 120 кПа (101 кПа = 760 мм рт. ст.), разрешающая способность 1.5...6 Па (до 10 см по высоте!), напряжение питания 2.4...3.3 В, ток потребления не более 25 мкА, габаритный диаметр корпуса 6.1 мм, интерфейс SPI или I2С (в зависимости от модификации) для связи с внешними устройствами.
Рис. 3.78. Схемы подключения датчиков атмосферного давления к МК (начало):
а) датчик атмосферного давления DAI (фирма Motorola) имеет широкий диапазон измерения 15... 115 кПа. Для бытовых целей достаточно 95... 110 кПа, при этом выходное напряжение на выводе 1 микросхемы DA1 будет изменяться в пределах +4...+4.5 В. Чтобы расширить диапазон до 0...+5 В применяется схема сдвига уровня (DA2.1) и усилитель (DA2.2). Переменным резистором RI выставляется напряжение на среднем выводе примерно +4 В;
Рис. 3.78. Схемы подключения датчиков атмосферного давления к МК (окончание):
б) Л1 — это модуль фирмы SparkFun Electronics, на котором распаян комбинированный цифровой датчик SCP1000, позволяющий одновременно измерять атмосферное давление и температуру воздуха. Внутренний АЦП модуля имеет высокую разрешающую способность — 15... 17 бит. Такие параметры затребованы в датчиках для альтиметров (измерителей высоты);
в) DA1 — это цифровой датчик атмосферного давления фирмы Intersema Sensoric. Разрешающая способность внутреннего АЦП составляет 15 бит, диапазон измерения атмосферного давления - 300... 1100 мбар (30... 110 кПа);
г) DA1 — это датчик атмосферного давления фирмы Freescale Semiconductor. Диапазон измеряемого давления 0...200 кПа, коэффициент преобразования 0.2 мВ/кПа. Ввиду низкого потребления тока, питание микросхем DAI, DA2 может осуществляться не от цепи +5 В, а прямо с выхода линии МК (ВЫСОКИЙ уровень — «включить», НИЗКИЙ уровень — «выключить»).
Источник: Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема.