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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Relógio com termômetro e barômetro. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Relógios, temporizadores, relés, interruptores de carga O dispositivo proposto é construído sobre um microcontrolador AT90LS8535, que mostra não só o tempo, mas também a temperatura, bem como a pressão atmosférica, substituindo assim três eletrodomésticos convencionais. Ele pode ser conectado por meio de uma interface serial a um computador pessoal, o que ajudará a calibrar as escalas do termômetro e do barômetro e, se necessário, coletar dados para exibir gráficos de mudanças em suas leituras ao longo de um intervalo de tempo selecionado. No indicador LED do dispositivo você pode observar os valores de tempo atuais no formato HH.MM; temperatura no local onde o sensor remoto está instalado, °C; pressão atmosférica, mm Hg. Arte. Há uma indicação de três níveis (“normal - atenção - baixa”) do status da bateria de backup. O dispositivo mede temperaturas na faixa de -50...+50 °C com um erro de 0,1...0,2 °C. Intervalo de medição de pressão - 700..800 mm Hg com erro de 1...2 mm Hg. Estruturalmente, o dispositivo é composto por três módulos (placas) - um controlador, indicação e fonte de alimentação, colocados em uma caixa de 210x160x80 mm com janela transparente para indicadores, e um sensor remoto de temperatura conectado à unidade principal por meio de um cabo de três fios até 20 m de comprimento O sensor de pressão atmosférica está localizado dentro da carcaça. A escolha do microcontrolador AT90LS8535 da Atmel se deu pelas seguintes circunstâncias:
O microcontrolador AT90LS8535 pode ser substituído por um ATmega8535L mais moderno ou pelo comum ATmega10Z, ATMEga603 da mesma empresa sem alteração de programa. Porém, os dois últimos microcircuitos são muito mais caros e são produzidos apenas em um pacote plenário de 64 pinos, o que exigirá uma complicação significativa da placa de circuito impresso. MÓDULO DE CONTROLADOR No módulo controlador, cujo diagrama é mostrado na Fig. 1, estão localizados os principais componentes do dispositivo: microcontrolador DD2; conversão de sinais UART do microcontrolador em níveis padrão da interface RS-232 (chip DD1); unidade para conversão da resistência do sensor de temperatura RK1 em tensão (chips DAI, DA2, transistores VT1, VT2); sensor de pressão (BP1); Teclas de controle de indicadores LED (transistores VT3-VT30); Plugues de interface RS-232 (XP1), programação de microcontroladores (XP2) e para conexão de indicadores (XP3).
Sob o controle do microcontrolador DD2, os interruptores dos transistores VT3-VT12, VT21-VT30 são conectados alternadamente à fonte de alimentação do circuito de ânodos comuns de dez indicadores de sete segmentos, seus cátodos são comutados pelos transistores VT13-VT19. O transistor VT30 controla um par de LEDs localizados entre as horas e os minutos do indicador. Do pino 29 (PC7) do microcontrolador um sinal é enviado ao LED para o sinal de temperatura negativa, e dos pinos 6 (PB5) e 7 (PB6) para um LED de duas cores indicando o status da bateria reserva. Todos os indicadores mencionados acima estão localizados fora do módulo controlador. Como são utilizados os pinos 6, 7 do microcircuito DD2 e para sua programação, é aconselhável realizar esta operação desconectando o cabo que conecta o controlador e os módulos display do plugue HRZ. Tensões proporcionais aos valores medidos são fornecidas a três pinos do microcontrolador DD2, programados como entradas de três dos oito canais disponíveis do ADC integrado: Pino 40 (PA0/ADC0) temperatura, 39 (PA1/ADC1) - pressão, 38 (PA2/ADC2) - tensão da bateria. A tensão padrão para o ADC é +32 V A aplicada ao pino 5 (AREF) do microcontrolador, o que reduz significativamente os requisitos de estabilidade deste último. O fato é que a tensão de saída dos sensores de temperatura e pressão é proporcional não apenas aos parâmetros medidos, mas também à tensão de alimentação. Alterar a tensão de referência junto com ela elimina essa dependência no código de saída ADC. Embora os desvios da tensão de referência em relação ao valor nominal introduzam erros adicionais no resultado da medição da tensão da bateria, neste caso isso não é tão importante. O termistor RK1 - um sensor de temperatura - é o enrolamento do relé RES60 (passaporte RS4.569-435) com resistência de 00+1900/-120 Ohms a 380 °C. Aqui você pode usar outros enrolamentos de cobre com aproximadamente a mesma resistência, incluindo enrolamentos de relé RES20 (passaporte RS49-4.569.421), versões RES00 DLT79. DLT4.555.011-4.555.011. A resistência do fio enrolado de cobre depende linearmente da temperatura e é bastante estável ao longo do tempo. Se o seu valor for conhecido na temperatura T0 (por exemplo, a 20 °C), então na temperatura T a resistência se tornará igual R(T) = R(T0)[1 +0,004(T T0)]. O design do sensor pode ser semelhante ao mostrado na Fig. 2.
Fios de conexão isolados multinúcleos 1 (por exemplo, MGTF) são soldados aos terminais A e B do relé 4, passando-os através de um tubo suporte 2 preenchido com resina epóxi 3. Para evitar vazamento de resina líquida, locais onde o tubo 2 não que se ajustam firmemente ao relé 1 são selados, por exemplo, com plasticina, que é fácil de remover após a polimerização da resina. Antes do vazamento, é necessário colocar no chicote elétrico torcido um tubo flexível de cloreto de polivinila 5. Ele protegerá não só das influências atmosféricas adversas, mas também de quebras de fio devido a dobras frequentes, principalmente na saída do tubo 2. Os cabos do relé não devem ser dobrados ou os não utilizados não devem ser cortados. Isso pode danificar seus isoladores de vidro, e a umidade que penetra dentro da caixa selada do relé causará corrosão e, com o tempo, quebra do fio ultrafino do enrolamento. Dois estabilizadores de corrente de 1.1 mA são montados no amplificador operacional DA1.2, DA1 e nos transistores de efeito de campo VT2, VT1. Sua identidade é garantida pelo fornecimento de uma tensão de referência do divisor comum R1R2 e pela igualdade das resistências dos resistores de feedback R3 e R4. A corrente do estabilizador superior de acordo com o circuito flui através do sensor RK1 e dois fios de conexão conectados aos pinos 1 e 3 do conector X1, a corrente do inferior flui através de uma resistência de referência (resistor R5) e também dois fios conectados a pinos 2 e 3. Como o resultado da medição é a diferença de tensão nas fontes dos transistores VT1 e VT2, quedas de tensão iguais nos fios e contatos do conector se cancelam quando subtraídas. O valor do resistor R5 é um pouco menor que a resistência do sensor RK1 na temperatura mínima medida, portanto corresponde a um sinal de saída quase zero do conversor. Se for usado um sensor com uma resistência visivelmente diferente de 1850 Ohms à temperatura ambiente, é necessário calcular sua resistência usando a fórmula acima na temperatura do limite inferior do intervalo de medição (por exemplo, -50 ° C) e tomar o valor menor mais próximo da série E5 como o R24 nominal. Eles produzem resistores com um desvio permitido de não mais que ±5%, mas você precisa usar um de precisão, por exemplo, C2-29V com tolerância de +1% ou menos, somente esse resistor garantirá a influência mínima das mudanças de temperatura no local de instalação do dispositivo em suas leituras. A operação de subtração é realizada por um amplificador DC diferencial de precisão usando amplificadores operacionais DA2.1, DA2.2. A operação de tal amplificador é descrita em [3]. É necessário que as resistências dos resistores R8-R11 sejam exatamente iguais, portanto devem ser selecionados com tolerâncias não superiores a ±0,1...±0,25%; os resistores R3, R4 devem ter tolerâncias semelhantes. O ganho do amplificador diferencial é definido de forma que o limite superior da medição de temperatura corresponda à tensão de saída máxima possível para o amplificador operacional - aproximadamente 4,4 V. O valor requerido do ganho é encontrado pela fórmula
onde R0 é a resistência do sensor à temperatura ambiente, kOhm; i0=1 mA - corrente nominal através do sensor e resistor de referência; Tmax, Tmin - respectivamente os limites superior e inferior do intervalo de medição, °C. Tendo dado valores iguais aos resistores R8-R11 (eles podem ser selecionados em qualquer valor de 2 a 10 kOhm), calcule o valor do resistor R6 usando a fórmula
Os requisitos para a precisão do valor deste resistor não são muito altos, os erros podem ser compensados por software. Mas, como outros resistores da unidade de medição, ele deve ser termicamente estável. O sensor de pressão BP1 - MPX4115AP é produzido pela Motorola especificamente para barômetros eletrônicos e altímetros barométricos. Na faixa de 0,15...1,15 kPa (112,5...862,5 mmHg), a dependência de sua tensão de saída com a pressão é linear com uma inclinação normalizada. No entanto, a mudança nas características zero de diferentes instâncias de sensores chega a 20 mm Hg. Arte. A compensação de deslocamento neste dispositivo é atribuída ao programa do microcontrolador. O primeiro pino do sensor pode ser facilmente identificado pelo recorte semicircular nele. Se as leituras do barômetro em um dispositivo fabricado forem instáveis, a interferência induzida no circuito de saída do sensor BP1 é mais frequentemente a culpada. Para eliminá-los, basta instalar um capacitor com capacidade de pelo menos 1 μF entre os terminais 2 e 0,047 do sensor, não mostrado no diagrama. O circuito R7C11 garante a instalação confiável do microcontrolador DD2 em seu estado original quando a energia é ligada. Os capacitores C1-C10, C12 são capacitores de bloqueio, C13 e C14 são necessários para excitar o ressonador de quartzo ZQ1. A placa de circuito impresso do módulo controlador é dupla face feita de folha laminada de fibra de vidro com espessura de 1,5 mm. Suas dimensões são 190x120 mm com recorte de 90x60 mm. Uma característica especial do circuito e design do módulo são três fios “comuns” independentes para circuitos analógicos, digitais e indicadores. No dispositivo montado, esses fios são conectados entre si apenas no módulo de potência. Esta técnica reduz a interferência criada pelos nós analógicos e digitais e pelo módulo de exibição. Ao verificar e configurar de forma independente um controlador alimentado por fontes “não padronizadas”, por exemplo, de laboratório, não se esqueça de conectar os fios comuns deste último. Resistores R1-R6, R8-R11 - C2-29V ou outros de precisão com as tolerâncias previamente especificadas. Os resistores restantes são MLT comuns ou C4-1. Todos os capacitores são de cerâmica. Ressonador de quartzo ZQ1 - NS-49 ou outro na frequência desejada. Os plugues XP1-HRZ são blocos de pinos PLD de duas fileiras. A parte do bloco do conector PC4 (X1) é instalada no corpo do dispositivo. Seus contatos são conectados às placas de contato correspondentes da placa de circuito impresso. O conversor de nível de sinal da interface RS-232 MAX202CPE (DD1) pode ser substituído por um de seus diversos análogos funcionais, que diferem apenas no número de canais de conversão, nos valores recomendados dos capacitores C4, C5, C9, C10 e no nível de proteção de entradas e saídas contra interferências e sobretensões. Como último recurso, o microcircuito DD1 pode ser substituído por um nó de dois transistores de acordo com o circuito mostrado na Fig. 3. A tensão negativa necessária para formar um sinal TXD completo neste caso é obtida pela retificação do sinal RXD vindo do computador usando o circuito VD1C1. Conversores sem transformador são integrados em chips de interface especializados para produzir tensões positivas e negativas aumentadas.
Os amplificadores operacionais de precisão dupla MAX478CPA (DA1, DA2) serão substituídos pelos quádruplos MAX479CPD. Amplificadores operacionais semelhantes são produzidos pela Analog Devices (AD8512, AD8513). Como último recurso, o único KR140UD26A doméstico servirá. Os transistores de efeito de campo KPZ0ZE podem ser substituídos por KP302 com índices de letras B-G ou outros com canal n e corrente de dreno inicial de pelo menos 3...5 mA. Em vez de transistores KT315G, você pode instalar KT315B ou KT3102 com qualquer índice de letras, em vez de KT972A - KT817G e em vez de KT973A - KT973B. Claro, é permitido usar quaisquer outros transistores de aproximadamente a mesma potência com um p21E de pelo menos 100, inclusive os importados. MÓDULO DE INDICAÇÃO O propósito deste módulo fica claro pelo nome, e o diagrama é mostrado na Fig. 4. Entre os indicadores LED de sete segmentos para horas (HG1, HG2) e minutos (HG3, HG4) com dígitos de 25 mm de altura estão os LEDs HL3 e HL4, piscando na frequência de 0,5 Hz. Os indicadores restantes têm metade do tamanho. HG5-HG7 mostram a temperatura, HG8 e HG9 - sua unidade de medida (°C). Graças ao resistor R2, o ponto decimal acende entre as unidades e os décimos de grau. O controlador exibe o valor da pressão atmosférica nos indicadores HG10-HG12, cuja unidade de medida (mm) é visível no indicador duplo de dezesseis segmentos HG13. Observe que o controlador não controla os indicadores HG8, HG9, HG13. Os símbolos necessários são “programados” conectando os cátodos dos segmentos desses indicadores a um fio comum através dos resistores R4-R16. À esquerda do indicador HG5 (dezenas de graus) há um LED plano horizontal HL1 - um sinal de menos. O LED HL2 bicolor serve para indicar o estado da bateria de reserva. Embora a tensão esteja normal, ela fica verde; uma mudança periódica na cor do brilho sinaliza que é hora de substituir a bateria. Se a cor estiver constantemente vermelha, a bateria está completamente descarregada ou ausente. A placa de circuito impresso do módulo é dupla face feita de folha laminada de fibra de vidro com espessura de 1,5 mm. Suas dimensões são 190x75 mm. O plugue XP1 (PLD-24, idêntico ao plugue do controlador XP) e todos os resistores são montados em um lado da placa. Indicadores HG1 - HG13 e LEDs HL1-HL4 - no lado oposto, tendo previamente pintado sua superfície e as áreas de soldagem dos pinos do plug e terminais do resistor com tinta escura. Isso melhora a aparência do dispositivo, criando um fundo escuro para os indicadores e ocultando detalhes do dispositivo do usuário. O diagrama (ver Fig. 4) mostra os tipos de LEDs e indicadores produzidos pela Kingbright, mas similares de outras empresas, inclusive nacionais, podem ser utilizados com igual sucesso.
Os indicadores HG1-HG4 são amarelos, HG5-HG7 são verdes e os demais são vermelhos. Claro, você pode escolher outras cores de acordo com seu gosto. A cor do LED HL1 deve ser a mesma dos indicadores HG5-HG7 e dos LEDs HL3, HL4 - semelhantes aos indicadores HG1-HG4. É aconselhável utilizar LEDs com dispersão de luz difusa (com lente fosca). Para eliminar iluminação desnecessária dos elementos estruturais do dispositivo, cubra as superfícies laterais dos LEDs HL1 e HL2 com tinta opaca. MÓDULO DE POTÊNCIA Na Fig. A Figura 5 mostra o diagrama de um módulo que gera quatro tensões: + 5 V (A) e -5 V - para alimentar os componentes analógicos do dispositivo; +5 V (D) - para seus nós digitais; tensão pulsante (não filtrada) +12 V - para indicadores. As tensões dos enrolamentos correspondentes do transformador T1, após retificação pelas pontes de diodos VD1 - VD4, são fornecidas (exceto para tensão de +12 V) aos capacitores de filtro C1-C3 e aos estabilizadores integrados DA1-DA3. O módulo possui três terminais de fio comuns: Comum. (A) - “analógico”; Em geral (C) - “digital”; Em geral (I) - para indicadores. Eles estão conectados entre si apenas em um ponto da placa do módulo de potência e em todos os outros módulos eles não estão conectados eletricamente. Isso é necessário para reduzir o nível de interferência criado pelos componentes digitais do módulo controlador pelos analógicos.
Transformador T1 - TP112-19 com núcleo magnético em anel, no qual, além dos enrolamentos I-III existentes, são enrolados mais dois: IV (80 voltas de fio PEV-2 0,2 mm) e V (120 voltas de PEV- 2 fios 0,5 mm). Você pode usar qualquer outro transformador com potência total de pelo menos 15 W com o número necessário de enrolamentos secundários (I-IV - 7...9 V/0,05 A; V - 12...15V/0.5A). A tensão da bateria galvânica de backup GB1 através da chave SA1 e do diodo VD6 é fornecida à saída de +5 V (C) se não houver tensão correspondente na saída do estabilizador DA3. Isto suporta o funcionamento do controlador quando o dispositivo está desconectado da rede, o que é necessário não apenas para proteção contra falhas em caso de falha da rede, mas também, por exemplo, para mover o dispositivo de uma sala para outra. A bateria GB1 é composta por três células galvânicas de tamanho AA conectadas em série. Na maioria das vezes, a corrente consumida da bateria é insignificante, por isso é melhor usar células com eletrólito alcalino, que são caracterizadas por autodescarga mínima e vida útil máxima permitida. Os mais confiáveis são os elementos de “marca” de fabricantes conhecidos. Eles podem durar vários anos sem substituição, e cópias baratas às vezes ficam inoperantes depois de apenas algumas semanas. A chave SA1 conecta o circuito de controle de tensão da bateria GB1 ao fio comum na ausência deste último. Isto elimina leituras falsas do indicador. A placa de circuito impresso do módulo de potência é unilateral com vários fios de jumper. Dimensões da placa - 120x100 mm. Os estabilizadores integrados DA1 e DA3 podem ser substituídos por quaisquer nacionais ou importados para tensão positiva de 5 V (KR1158EN5, 78L05, LM2931AZ-5.0), DA2 - para a mesma tensão negativa (79L05, LM2990T-5.0). Capacitores de óxido - K50-35 ou seus análogos importados. Diodos VD5, VD6 - quaisquer de baixa potência. Se possível, instale aqui diodos Schottky ou de germânio. É verdade que a corrente reversa bastante grande deste último pode afetar negativamente a vida útil da bateria GB1. PROGRAMA DE MICROCONTROLADORES O texto fonte do programa é escrito em assembler AVR. O conteúdo do arquivo hexadecimal obtido como resultado da tradução do programa é fornecido na Tabela. 1. É isso que precisa ser carregado na memória de programa do microcontrolador DD2.
Depois de ligar a energia, o programa começa com a inicialização do microcontrolador - configurando os modos de operação de temporizadores, sistemas de interrupção, portas de E/S, UART, bem como escrevendo os valores iniciais das variáveis em registros e células de memória. Depois disso, um loop infinito começa aguardando o recebimento de comandos via interface serial. O tempo é contado com base em cada segundo de interrupção do temporizador 1. Com base nas interrupções do temporizador 0, funciona o procedimento de controle dinâmico da saída de informações para os indicadores LED e são lidos os resultados da operação do ADC. O período de interrupção do temporizador é de 0 a 0,5 ms, portanto as informações em todos os dez dígitos do indicador são atualizadas a cada 5 ms. A próxima amostra ADC é obtida ao processar cada 32ª interrupção do temporizador 0. As 1024 amostras de um dos parâmetros (temperatura, pressão ou tensão) obtidas em 64 ms são somadas, a soma é dividida por 64, e a média resultante o valor é armazenado na RAM para cálculos posteriores. Nos próximos 1024 ms, o ADC mede outro parâmetro. Assim, um ciclo completo de pesquisa do sensor leva pouco mais de 3 s. Em seguida, o microcontrolador realiza procedimentos de cálculo dos valores físicos das grandezas medidas e os prepara para saída no indicador. O microcontrolador calcula o número X exibido no indicador usando a fórmula X=K(NZ), e os coeficientes K e Z no cálculo de temperatura e pressão são diferentes. Seus valores são “conectados” no código do programa e são transferidos de para a RAM durante a inicialização. Se necessário, os coeficientes podem ser “ajustados” às características reais dos sensores por meio de um computador conectado ao dispositivo. Novos valores são válidos até que o microcontrolador seja desligado, eles não são armazenados em memória não volátil. O microcontrolador monitora a condição da bateria, comparando o resultado da medição de sua tensão com dois limites embutidos no programa. Quando a tensão da bateria é superior a 3,3 V, os níveis nas saídas PB5 e PC7 do microcontrolador são tais que a cor do LED HL2 (ver Fig. 4) é verde. Se a tensão da bateria estiver na faixa de 1,25...3,3 V, a polaridade da tensão aplicada ao LED e a cor do seu brilho mudam a cada segundo. Quando a tensão cai abaixo de 1,25 V, o LED fica constantemente vermelho. Os valores limite indicados são aproximados, pois dependem, por exemplo, da tensão de alimentação +5 V (A). Os modos de consumo reduzido de energia fornecidos no microcontrolador AT90LS8535 (Idle, Power Down e Power Save) não são utilizados pelo programa mesmo quando operando com uma bateria reserva. Sua energia já é suficiente para alimentar relógios desconectados por vários dias. São fornecidas a recepção via interface RS-232 e a execução dos seis comandos indicados na tabela. 2.
O computador, à porta COM à qual o dispositivo está conectado por meio de um cabo de modem nulo, envia comandos transmitindo um a três bytes indicados na tabela e recebe respostas a eles no modo: taxa de câmbio - 9600 Baud, número de bits de dados - 8, número de bits de parada - 1, a paridade está desabilitada. Na tabela 3 mostra os endereços onde diversas variáveis e parâmetros são armazenados na RAM do microcontrolador. São fornecidos apenas os bytes baixos dos endereços, que são indicados nos comandos conforme tabela. 2. O byte mais significativo 01H está implícito.
PROGRAMA DE COMPUTADOR EXTERNO O programa Lclock, projetado para controlar o relógio e calibrar o termômetro e o barômetro, foi elaborado utilizando o pacote Delphi versão 3.0 - sistema de desenvolvimento de aplicativos Windows da Borland. Para acessar as portas COM do computador, foi utilizada uma biblioteca de funções correspondentes da SaxSoft (arquivo comm.fnc). O conector da porta COM1 (por padrão, o menu do programa Lclock permite usar a porta COM2 se necessário) é conectado com um cabo de modem nulo ao conector de relógio correspondente. A janela principal do programa é mostrada na Fig. 6. A cada 3 s, lê os valores atuais de tempo, temperatura, pressão da memória do controlador do relógio, exibindo valores que duplicam as leituras dos indicadores LED nas janelas de tela correspondentes. Além disso, o programa lê e exibe a tensão da bateria reserva.
Quando o modo "Record-On" está habilitado, os dados recebidos são salvos automaticamente no arquivo de disco sclock.ini. Eles podem ser usados para calcular os valores médios de temperatura e pressão durante um determinado período, traçar gráficos de suas mudanças e outras operações semelhantes. Por padrão, o modo está definido como "Record-Off" e a gravação não é realizada. Se no momento da gravação o programa detectar que o arquivo sclock.ini já existe, ele adiciona novos dados aos dados existentes, caso contrário cria um novo arquivo com o mesmo nome. O programa Lclock também lê e exibe os valores de todos os coeficientes utilizados pelo microcontrolador no cálculo dos coeficientes. Eles podem ser modificados manualmente especificando os valores necessários nas janelas apropriadas, ou automaticamente realizando um dos procedimentos de calibração (“Cálculo Automático”). Também é possível definir a hora atual (“Set time”) e ajustar o fator de divisão de frequência do gerador de clock do microcontrolador (“Set speed”) para ajustar a taxa do clock. Para definir a hora exata, basta definir novos valores de minutos e horas nas janelas correspondentes ou clicar no botão “Definir a partir de computadores”. Neste último caso, serão definidas as leituras correspondentes à hora do sistema do computador. por sua vez, pode ser definido com precisão através da Internet usando relógios atômicos (ver., por exemplo, [4]). Os botões "Reset seg" e "Set sec=59" são usados para uma sincronização precisa do relógio. Eles ajustam o valor dos segundos, que não é exibido nos indicadores e na tela, para 0 ou 59, respectivamente. CALIBRAÇÃO DO TERMÔMETRO E DO BARÔMETRO Os valores de erro de medição fornecidos no início do artigo caracterizam as capacidades potenciais do hardware do dispositivo. Os erros reais nas medições de temperatura e pressão dependem em grande parte da exatidão e precisão da calibração. No processo de execução desta operação, os valores exatos dos coeficientes usados para converter números adimensionais lidos dos registradores ADC em valores de grandezas físicas nas unidades correspondentes são determinados e gravados na memória do dispositivo. Para cada uma das grandezas - temperatura T e pressão P - são necessários dois parâmetros: deslocamento de zero (ZT, ZP) e inclinação (Kt, KR) das características. Como se sabe, o microcontrolador realiza operações aritméticas apenas com números inteiros, e os parâmetros Kt, KR, via de regra, são fracionários. Portanto, o programa realmente funciona com seus valores multiplicados por 1024. Eles são armazenados nas células RAM do microcontrolador e exibidos nas janelas do programa Lclock. O resultado final do cálculo de temperatura ou pressão é obtido por escala - dividindo o resultado preliminar por 1024 Para calcular os parâmetros, dois pontos de calibração são suficientes. Quanto mais próximo das bordas da faixa de temperatura ou pressão mais comumente usada eles estiverem localizados, melhor. Para calibrar, por exemplo, um termômetro, suas leituras antes da calibração (T1, T2) e as leituras do termômetro de referência (T01, T02) devem ser conhecidas nos pontos selecionados. Em seguida, os novos valores de Kt e Zt são calculados usando as fórmulas (Quem e Zto são os valores antigos dos parâmetros):
Um termômetro de aquário de mercúrio, que pode ser adquirido em uma loja de animais, é mais adequado como referência para calibração. O erro dos termômetros domésticos de álcool é muito grande. Iniciado o programa Lclock, o sensor de temperatura e o termômetro de referência são imersos em água quente (deve ser mexido continuamente). Após mantê-los ali por pelo menos 5 minutos para estabilizar as leituras, pressione o botão “Temperature-Automatic Calc-Calc&Set” na janela do programa correspondente, insira o valor lido da escala do termômetro de referência na janela “Primeiro Ponto” e pressione a tecla Enter. Neste momento, o programa registrará automaticamente as leituras do sensor de temperatura. Transfira o sensor e o termômetro para água fria com temperatura diferente da anterior em 20 graus Celsius ou mais. Após estabilizar as leituras e inseri-las na janela “Segundo Ponto”, novos valores dos coeficientes Kt e ZT serão calculados e gravados na RAM do dispositivo. O barômetro é calibrado de maneira semelhante. As fórmulas para calcular KP e ZP são semelhantes às fornecidas acima para Kt e ZT. Naturalmente, os valores de temperatura T neles são substituídos por valores de pressão P. No entanto, a calibração é complicada pelo fato de que os instrumentos para medir com precisão a pressão atmosférica estão disponíveis apenas em laboratórios equipados profissionalmente. Portanto, temos que usar dados da Internet como referência (por exemplo, , , ), serviços meteorológicos de rádio e televisão. Infelizmente, eles são imprecisos e são corrigidos tarde demais. Portanto, sem se limitar às informações de nenhum serviço, é necessário examinar as mensagens de vários, descartando erros óbvios e calculando a média de valores plausíveis. Antes de executar o programa Lclock para calibrar o barômetro, espere até que a pressão esteja suficientemente baixa ou, inversamente, alta (os valores extremos na região de Moscou são 720 e 770 mm Hg). Insira a pressão real na janela "Primeiro Ponto" pressionando primeiro o botão "Pressure-Automatic Calc-Calc&Set". Este valor será gravado em um arquivo em disco junto com as leituras do sensor de pressão. Agora você pode fechar o programa e desligar o computador antes que a pressão atmosférica se aproxime do valor extremo oposto. Ao reiniciar o programa Lclock, pressione novamente o botão "Pressure-Automatic Calc-Calc&Set" e insira o valor real da pressão na janela "Second Point". Após isso, os parâmetros corrigidos KR e ZP serão automaticamente calculados e gravados na RAM do dispositivo, e o programa lerá os dados do primeiro ponto de calibração do arquivo. O controlador do relógio armazena os resultados da calibração na RAM, portanto, se a tensão de alimentação for completamente desconectada (por exemplo, ao substituir ou apresentar mau funcionamento da bateria reserva), eles serão perdidos. Para evitar isso, é recomendado que após a calibração você clique no botão “Salvar como padrão”, e os valores dos coeficientes definidos (bem como o coeficiente de divisão da frequência de quartzo) serão armazenados no arquivo do disco. Para restaurar os valores perdidos, você só precisa clicar no botão “Definir coeficiente padrão.”. Você pode simplesmente anotar os valores encontrados em um papel e, se necessário, inseri-los nas janelas apropriadas. Se não for esperada a substituição dos sensores durante a operação, você poderá forçar o controlador a aceitar os resultados da calibração do parâmetro padrão, uma vez realizada. A maneira mais correta de fazer isso é alterar as constantes correspondentes no código assembly do programa, compilá-lo e reprogramar o microcontrolador. Sem interferir no texto fonte, a mesma operação pode ser realizada simplesmente alterando alguns bytes diretamente no arquivo hexadecimal (ver Tabela 1). Na Fig. 7 mostra como nele estão escritos os valores dos parâmetros KR, ZP, Kt, ZT. O fator de divisão da frequência do clock do microcontrolador necessário para a operação precisa do clock também está anotado lá. Seu valor deve ser numericamente igual a 1/64 da frequência do clock do microcontrolador DD2 em hertz. Na prática, o desvio desta frequência do valor nominal indicado no ressonador de quartzo ZQ1 (4096 kHz) pode chegar a centenas de hertz.
Em cada linha alterada do arquivo hexadecimal, é necessário corrigir o último byte - a soma de verificação. Na Fig. 7 esses bytes estão sublinhados. Somando aritmeticamente os valores de todos os bytes da string, exceto os últimos, subtraia sua soma da potência mais alta de 2 mais próxima. O byte inferior da diferença resultante será a nova soma de verificação. Literatura
Autor: Yu.Revich, Moscou
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