Geekly articles weekly

محطة الطقس المحمولة المشي لمسافات طويلة MiniBTH2 / 2M

في المقال السابقتم وصف تاريخ إنشاء وتجربة استخدام محطة الطقس الميدانية miniBTH. يقيس هذا الجهاز ويعرض باستمرار على الشاشة في الرسم البياني شكل الضغط الجوي ودرجة الحرارة والرطوبة الحالية. يتم حفظ جميع المعلمات المقاسة في بطاقة الذاكرة مرة واحدة في الدقيقة. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي الجهاز على مستشعر للضوء ، ويمكن تحويل البيانات من مستشعر الضغط إلى ارتفاع بارومتري. بفضل استخدام شاشة الانعكاس ، يمكن قراءة قراءات الجهاز بسهولة حتى في ضوء الشمس الساطع ، ويتم إغلاق حالة الجهاز. اتضح أن تجربة استخدام هذا الجهاز كانت إيجابية بشكل عام ، ولكن تم تحديد عدد من أوجه القصور التي تم فحصها بالتفصيل في مقال سابق ، أهمها وزن كبير. في هذه المقالة ، سننظر في تجربة إنشاء وتشغيل الإصدار الثاني الأكثر ملاءمة ووظيفية. ملحوظةأنه في وقت كتابة المقال الأخير ، كان الإصدار الثاني من الجهاز في درجة عالية من الاستعداد ، لذلك تم تحديد الطرق الرئيسية للتغلب على أوجه القصور هناك.



تصميم جديد للجهاز وخفض الوزن


تم تصميم أول محطة أرصاد جوية MiniBTH كجهاز مستقل مصمم بشكل أساسي للاستخدام في رحلات المشي. هذا هو السبب في أن صندوق الأدوات صُنع محكمًا ، وتم استخدام شاشة عاكسة ، وتم حساب سعة البطارية لأكثر من شهر من التشغيل. في رأيي ، كان العيب الرئيسي للنسخة الأولى الكثير من الوزن ، لذلك قررت أن أجعل النسخة الثانية مضغوطة وخفيفة قدر الإمكان. للقيام بذلك ، تحتاج إلى فصل لوحة الجهاز من أصغر حجم ممكن: أكبر قليلاً من الشاشة ، وجعل الحالة رقيقة الجدران وبسيطة قدر الإمكان. سيتم مناقشة الأجزاء الإلكترونية والبرنامجية في وقت لاحق ، ولكن الآن ننتقل إلى تصميم غلاف الإصدار الثاني من الجهاز. كانت الأفكار الرئيسية لتقليل حجم القضية على النحو التالي:

  • , , .
  • , .
  • . , .
  • .
  • .
  • «» .


ونتيجة لذلك ، كان من الممكن التوفيق بين الأفكار المقترحة مع بعضها البعض وصنع غلاف مضغوط إلى حد ما مصنوع من كابرالون من التصميم التالي: من المفترض أن تكون



كتلة المستشعر قابلة للإزالة ومرفقة بالعلبة بمسمارين ، وضيق إرساء كتلة المستشعر والإسكان مضمون بواسطة حشية حلقية تمر خلالها الأسلاك. يتم استخدام مجموعة المستشعرات كما في الإصدار الأول من الجهاز - مستشعر الضغط MS5803 ومستشعر الرطوبة sht21. يتم لصق وحدة الاستشعار نفسها بمادة مانعة للتسرب من اثنين من غطاء الرأس. يوجد بينهما لوحة يتم تركيب أجهزة الاستشعار عليها. اللوح مصنوع من الألياف الزجاجية بسماكة 0.75 مم. أثناء تجميع الوحدة ، لحماية مستشعر الرطوبة من الأبخرة التي يطلقها مانع التسرب ، تم إغلاق نافذتها بشريط لاصق من Kapton (على النحو الموصى به في الوثائق).



يأخذ تصميم وحدة الاستشعار في الاعتبار أوجه القصور التي تم تحديدها أثناء تشغيل الإصدار الأول من الجهاز. مستشعر الرطوبة غير مغطى بغطاء شبكي SF2 ، ولكن يتم وضعه ببساطة في تجويف الوحدة. هذا يحل مشكلة ترطيب الغطاء ، مما يؤدي إلى "التصاق" لفترات طويلة من قراءات الرطوبة عند الحد الأقصى ، وفي نفس الوقت ، فإن الموقع في العطلة مع الجانب الحساس للجسم يزيل الضرر الذي تلحقه بالأجسام الخارجية. يتم توفير بروز إضافي على كتلة المستشعر لجهاز الإصدار 2M لحماية مستشعر الرطوبة من التلف الذي تسببه أجسام طويلة ورفيعة. يتم أيضًا حل مشكلة حماية مستشعر الضغط MS5803 من أشعة الشمس المباشرة في مرحلة تصميم الجهاز. يتم تغطية الجزء الحساس من المستشعر بغطاء مصنوع من البوليسترين الأسود الملصق في عطلة في السكن.نظرًا لأن المستشعر حساس للإضاءة من الجانب العكسي أيضًا ، يتم ترك المعدن على اللوحة في موقع التثبيت على الجانب المقابل.



يتم الوصول إلى الهواء في مستشعر الضغط من خلال قناة رقيقة (0.5 مم) بين مبيت الجهاز وكتلة المستشعر. لاحظ أنه عند اختيار هذا التصميم لكتلة المستشعر ، كانت هناك مخاوف من تدفق مياه الأمطار في فجوة رقيقة بين كتلة المستشعر وجسم الجهاز وحجب قناة الوصول إلى الهواء تمامًا مباشرة إلى مستشعر الضغط ، مما قد يؤدي إلى خطأ منهجي في قراءات الضغط بسبب التوتر السطحي للماء. أظهرت اختبارات الأجهزة في المطر وفي الحمام أنه بسبب عدم قابلية كابالون للبلل ، لا يحدث تسرب عند سماكة القناة 0.5 ملم. أظهرت التجارب الأكثر شمولًا أنه إذا تم تثبيت كتلة المستشعر مع ميل وبالتالي يتم تقليل سمك القناة حتى تلامس حافة كتلة المستشعر السكن ، فقد يتسرب الماء إلى غلاف الجهاز ،ويؤدي إلى انخفاض في قراءات الضغط بنحو 0.7 ملم زئبق. إذا تم تركيب وحدة الاستشعار بالتساوي ، فلن يتسرب الماء.

للوهلة الأولى ، لم يتغير شيء خارجيًا ، ولكن في تصميمها كان لا بد من تطبيق عدد من الحلول التقنية الجديدة. من ناحية ، يتطلب تقليل عدد مسامير التثبيت وزيادة المسافة بينهما إطار تثبيت أكثر صلابة و / أو حشية أكثر نعومة لضمان ضغط الحشية على طولها بالكامل. من ناحية أخرى ، ولأسباب الراحة في استخدام الجهاز ، فقد تقرر جعل إطار التثبيت من البلاستيك ، وهذا ، على العكس ، سيقلل من صلابته. من الطرق الممكنة لحل هذا التناقض استخدام وسادة مطاطية أكثر نعومة. هذا الخيار أكثر معقولية من محاولة وضع "العكازات" في شكل إدخال إدخالات معدنية صلبة أو عناصر مرنة في هيكل إطار التثبيت واستخدام نفس الشريط الصلب من مسجل الشريط كختم.
بعد بحث قصير على الإنترنت ، تم إيجاد حل لكيفية صنع حشوات مطاطية بنفسك. هناك سيليكات خاصة مكونة من عنصرين تستخدم لتصنيع القوالب والجوانات. تبدو تقنية العمل مع هذه السليكون لفترة وجيزة على النحو التالي: يجب مزج مكونين سائلين معًا ، وبعد ذلك يصبان في القالب لعدة دقائق والانتظار حتى تصلب التركيبة. بعد التصلب ، يتم الحصول على مطاط السيليكون المرن والناعم للغاية ، والذي ينفصل بسهولة عن الشكل الذي يتجمد فيه. هناك خطوط كاملة لمثل هذه السليكون من جهات تصنيع مختلفة ، وتختلف فيما بينها حسب نوع المحفز المقسى المستخدم والخصائص الفيزيائية والكيميائية للمطاط الناتج. جميع السليكون لها استطالة عند الكسر تساوي مئات في المئة ،ناعمة نسبيًا ، يمكن أن تعمل في درجات حرارة تصل إلى 200 درجة مئوية ، ومقاومة كيميائيًا نسبيًا. السليكون مع محفز البلاتين هي أكثر استقرارا كيميائيا ولها تحمل الغذاء. أحد التطبيقات النموذجية لمثل هذه السليكون هو تصنيع قوالب الصب من الجبس أو الأسمنت أو الصابون أو حتى الشوكولاتة. التطبيق النموذجي الثاني هو تصنيع الحشوات.

حول تصنيع حشوات مطاط السيليكون

في مدينته ، وجد موردًا يقدم مجموعة كاملة من السيليكون مع محفز قصدير Sk-76x وسيليكون Sk-790 البلاتيني. للتجارب ، اشتريت مجموعتين - سيليكون محفز بلاتيني Sk-790 وسيليكون Sk-762 أنعم ، وبدأت في تجربة الصب.

في حالتي ، لم يكن صنع قالب الصب مشكلة ، لقد قمت فقط بطحن أخاديد الشكل المطلوب في ورقة من أكريلات البولي ميثيل. في البداية كان من المفترض أن تصب السيليكون في القالب وتغطيته في الأعلى بورقة مسطحة ثانية من الزجاج العضوي ، مع عصر السيليكون الزائد. ومع ذلك ، اتضح أن كل شيء ليس بهذه البساطة ، وغيرت التكنولوجيا قليلاً. المشكلة الرئيسية في صب السيليكون هي فقاعات الهواء. يتم تشكيلها عند خلط مكونات البدء وعند صب التركيبة في قالب. إحدى طرق التحكم في الفقاعات ، التي توصي بها الشركة المصنعة ، هي وضع السيليكون المحضر للسكب في فراغ لعدة دقائق قبل الصب. في الفراغ ، تنتفخ جميع الفقاعات وتنفجر ، ويخرج منها كل الهواء. ظاهريا ، يذكرنا بشكل غامض بالحليب الجامح. لمحاربة الفقاعاتالتي تنشأ أثناء الصب ، يمكنك تحضير التركيبة بعد الصب. ومع ذلك ، قررت عدم إجهاد زملائي الذين لديهم غرفة فراغ ، والبحث عن طريقة أسهل لصنع مصبوبات خالية من الفقاعات. تبين أن هذا ليس صعبًا جدًا ، لأن جميع الفقاعات التي تشكلت أثناء الخلط والسكب كبيرة جدًا. على ما يبدو ، تمنع لزوجة السيليكون تشكيل فقاعات صغيرة أثناء التقاط الهواء أو عن طريق سحق فقاعات كبيرة. لذلك ، تكون الفقاعات مرئية تمامًا بالعين ، وحتى تتمكن من الطفو حتى بضعة ملليمترات حتى تصلب السيليكون. لذلك ، من المفترض أن تكون تقنية الصب على النحو التالي: يتم تطبيق السيليكون مع زيادة على طول الأخدود في القالب ، وبعد بضع دقائق ، تتم إزالة السيليكون الزائد ، مع جميع الفقاعات ، باستخدام ملعقة معدنية. إذا التصقت الفقاعة بجدار القالب ،يمكن إزالته باستخدام نفس لوح الكتف. يصبح السطح العلوي للحشو سلسًا بسبب عمل التوتر السطحي والجاذبية. الشيء الرئيسي هو إزالة السيليكون الزائد بالتساوي من أعلى القالب. ولكن إذا قمت بتغطية الصب بغطاء ، فهناك خطر كبير من دفع فقاعة الهواء إلى القالب.

وبالتالي ، تم حل مشكلة تصنيع الحشوات من أي شكل ، مما جعل من الممكن اختيار أي خيار تصميم مناسب للغطاء الأمامي. معضلة منفصلة كانت اختيار المواد للجزء الشفاف من الغطاء. هناك نوعان من المواد الشفافة المتاحة لي. أحدهما هو مادة البولي كربونات اللزجة والمرنة ، والتي ، مع ذلك ، لا تقاوم بشدة الإجهاد الميكانيكي وليست شفافة للغاية ، ولكنها ذات لون مزرق. والثاني هو أكريلات البولي ميثيل الشفافة ولكن الهشة. على الرغم من حقيقة أن البولي كربونات تم استخدامه في الإصدار الأول من الجهاز ، في الثانية قررت استخدام بولي ميثيل أكريلات. من ناحية ، إنه أكثر شفافية ، مما يحسن من سهولة قراءة الشاشة تحت الضوء الساطع المتناثر ، من ناحية أخرى ، يقدم انحرافات أقل في قراءات مستشعرات الضوء. بالإضافة إلى ذلك ، فهو أقل خدشًا في ظروف التشغيل المماثلة.لتقليل احتمالية تصدع الأكريلات أثناء التصادم الأمامي ولتحسين مظهر الجهاز ، يصبح الغطاء الشفاف سميكًا (5 مم) ، ويتم تركيب إطار الضغط على حافة خاصة مطحونة. اتضح أن الغطاء العلوي لهذا التصميم صلب للغاية ، ويمكن استخدامه مع حشية سيليكون ناعمة Sk-762 ومع صلابة أكثر صلابة من Sk-790. في النهاية ، قررت اختيار السيليكون 790 ، لأنه مع محفز البلاتين وأكثر خمولًا كيميائيًا.ويمكن استخدامه مع حشية سيليكون ناعمة Sk-762 ومع صلابة من Sk-790. في النهاية ، قررت اختيار السيليكون 790 ، لأنه مع محفز البلاتين وأكثر خمولًا كيميائيًا.ويمكن استخدامه مع حشية سيليكون ناعمة Sk-762 ومع صلابة من Sk-790. في النهاية ، قررت اختيار السيليكون 790 ، لأنه مع محفز البلاتين وأكثر خمولًا كيميائيًا.



إن القدرة على صب الحشوات من أي شكل جعل من الممكن عمل فتحة للوصول السريع إلى SD ، والذي تم تنفيذه في إصدار 2M من الجهاز. أخيرًا ، جاءت فكرة صنع الفتحة متأخرة جدًا ، عندما تم تجميع وتصنيع إصدار الجهاز 2. استند إنشاء الفتحة إلى ثلاث مشاكل - كيفية سدها ، ومكان وضعها ، وكيفية إصلاحها. يتم حل المشكلة الأولى عن طريق صنع حشية الشكل المطلوب. تم حل المشكلة الثانية أيضًا ، لأنه في العطلة على الجانب السفلي ، يوجد مكان مجاني يكون مناسبًا لإخفاء الغطاء البارز إلى الخارج. لقد حللت المشكلة الثالثة في أبسط طريقة في رأيي - يتم إصلاح الفتحة بمسامير. من ناحية ، لن تفتح بدون مفتاح ، ولكن بالصدفة لن تفتح أيضًا. وفي الأدوات التسلسلية المختومة ، غالبًا ما يتم تثبيت الأغطية أيضًا بمسامير.



تقع الفتحة نفسها في الجزء السفلي من الجسم ، وهي عبارة عن فتحة مستطيلة الشكل مستطيلة ، مع خطوة على شكل حرف T في القسم ، حيث يتم حشو الحشية. من الخارج ، يتم الضغط على الحشية بواسطة غطاء مسطح ، يتم تثبيته على العلبة بمسمارين M3x5. يبلغ سمك الجدار السفلي للحافظة 5 مم ، وعمق الحافة 2 مم ، وسمك الحشية غير المضغوطة 2.5 مم ، وسمك الغطاء 2 مم. الثقوب التي يتم فيها ثني المسامير الملولبة لا يتم تمريرها ، حيث يتم تثبيتها في الجسم بمقدار 3.9 مم ، ويتم قطع الخيط فيها إلى العمق بأكمله تقريبًا. لا يمكن استخدام الخيوط على آلة CNC المتاحة لي ، لذلك تم تنفيذها باستخدام ثلاث حنفيات خاصة ومفك براغي.

تم اختبار السكن النهائي للضيق عن طريق الغمر في الماء لمدة 12 ساعة. تم استخدام ورق الترشيح للكشف عن التسريبات المحتملة. كانت العبوات محكمة الغلق. لمنع تكثف الماء داخل العلبة عند درجات حرارة منخفضة ، يتم وضع كيس من القماش بهلام السيليكا في الحجم الحر بالقرب من البطارية. أظهرت الاختبارات وعمليات أخرى أن التكثيف في السكن لا يتشكل.

حول تطوير الجزء الإلكتروني



الجزء الإلكتروني من الإصدار الثاني للجهاز من حيث الحلول المستخدمة يشبه إلى حد كبير الإصدار الأول. يتم استخدام متحكم ATmega1284p الذي يعمل بتردد 8 ميجاهرتز كمعالج رئيسي.



جميع أجهزة الاستشعار DS1337 والساعات في الوقت الحقيقي متصلة به عبر ناقل I2C. يتم توصيل إشارة إضافية بتردد 1 هرتز بمدخل منفصل لوحدة التحكم الدقيقة في المعالج. يتيح لك ذلك استخدام أوضاع السكون مع إيقاف الساعة الرئيسية لتحسين كفاءة الطاقة. يتم شحن البطارية باستخدام وحدة التحكم max1879 بمفتاح خارجي ، ولكنها الآن متصلة مباشرة بالشاحن من خلال غدد الضغط. للإشارة إلى تيار الشحن ، يتم إدخال دائرة قياس التيار على مكبر التشغيل التشغيلي TS321 ، والذي يشبه تمامًا تلك المستخدمة في الإصدار الأول من الجهاز. يتم توصيل الشاشة وبطاقة SD بوحدة التحكم عن طريق نفس ناقل SPI ، ولكن الآن توفر الدائرة القدرة على إيقاف تشغيل بطاقة SD أثناء عدم استخدامها.تتشابه أزرار اللمس في كاشفات الطور مع تلك المستخدمة في الإصدار الأول من الجهاز.



يتم وضع لوحات أزرار اللمس على اللوحة الجانبية للجهاز ، ويتم الطحن فوقها لسهولة البحث الأعمى. لا يزال هناك ثلاثة أزرار ، الجزء العلوي يسمى تقليديا "الإدخال" ، والوسط هو "-" ، والجزء السفلي هو "+". كان من الممكن وضع جميع تفاصيل الجهاز تقريبًا على لوحة بحجم 59 × 41 مم ذات حواف مستديرة. يتم تركيب مكابس الحماية الواقية وملفات L2-L3 مباشرة على المسامير - مداخل محكم.



يتم وضع مستشعرات الضوء على لوحة رقيقة منفصلة فوق الشاشة. يتم اختيار حجم اللوحة بحيث عندما يتم تجميعها ، تغطي الشاشة تقريبًا الجزء الأمامي بالكامل من اللوحة.


لإعطاء الجهاز مظهرًا أكثر جمالية ، تم عمل طبقة زخرفية تغطي كل شيء باستثناء جزء العمل من الشاشة وأجهزة استشعار الضوء.

حول واجهة الجهاز وتطوير البرمجيات



بادئ ذي بدء ، تجدر الإشارة إلى أن مسودة الإصدار الثاني من الجهاز تم نقلها من Arduino إلى AVR Studio. تم ذلك لأنه لا توجد فائدة حقيقية من Arduino باستثناء البرامج الثابتة السريعة عبر bootloader و UART ، ولكن هناك مشاكل مع الوكالة ، وتوفير الطاقة وبعض الأشياء الصغيرة. ويزداد الوضع سوءًا بسبب عدم وجود منصات Arduino قياسية على ATmega1284p ، لذلك كان هناك خيار - إما إنهاء Arduino IDE و bootloader ، أو نقل المشروع إلى AVR Studio. لكي لا تتدخل كثيرًا في عمل مكتبة SDFATlib المستخدمة ، تركت جزءًا من جوهر اردوينو في المشروع المتعلق بالتهيئة ، والعمل مع المؤقت وخطوط الإدخال / الإخراج. ومع ذلك ، اضطررت إلى إجراء تغييرات في مكتبة SDFATlib ، ويرجع ذلك إلى تغيير في قطبية إشارة SCK عند استخدام دائرة فصل بطاقة SD.بالمناسبة ، يمكن لـ SDFATlib العمل مع مكتبة SPI الموروثة من arduino ومعها. في مشروعي ، تم تكوين SDFATlib للعمل مع SPI من خلال مكتبته الخاصة لـ AVR (بالمناسبة ، هذا هو تكوينه القياسي ، على الرغم من أنه من الممكن العمل من خلال مكتبات Arduino).

هناك فرق مهم بين الإصدار الثاني من الجهاز هو توفير الطاقة. نظرًا لأن الشاشة الملونة المضمنة تستهلك حوالي 3 مللي أمبير في الوضع النشط ، فإن الطريقة الرئيسية لتوفير الطاقة هي وضع الشاشة في وضع السكون بعد مرور بعض الوقت من عدم نشاط الجهاز. يتم تشغيل الشاشة بنفس تركيبة الأزرار "التهيئة" ، والتي تم استخدامها لتشغيل الإضاءة الخلفية في الإصدار الأول من الجهاز - عن طريق الضغط على الأزرار المتطرفة ، مع تحرير المتوسط.

عند تشغيل الشاشة ، يتم استجواب المستشعرات وأزرار اللمس بفترة من الدورة الرئيسية تبلغ 200 مللي ثانية تقريبًا ، مع استجواب نفس الفترة ، ويتم تحديث بعض عناصر العرض ، مثل حالة الأزرار والوقت. يتم تحديث المعلومات المعروضة من المستشعرات بفترة ضعف مرتين ، مرة واحدة تقريبًا كل 400 مللي ثانية. هذه الفترة ، في رأيي ، هي الأمثل ، لأنه مع فترة تحديث أقصر ، يكون تغيير الأرقام غير مناسب للقراءة ، ومع فترة أطول ، سيكون التأخير في القراءات ملحوظًا. تم اختيار تردد الاستجواب لجميع أجهزة الاستشعار بشكل خاص مرتين أعلى من معدل تحديث الشاشة ، لأن معلمتين تم قياسهما من مستشعرات الضغط والرطوبة بدورهما: خلال استجواب واحد ، درجة حرارة ، أثناء الاستجواب التالي - الضغط أو الرطوبة. طوال الوقت "المجاني" للدورة الرئيسية ، يكون المعالج في وضع تقليل ضوضاء ADC ،قياس تيار البطارية. ونتيجة لذلك ، عند تشغيل الشاشة ، يستهلك الجهاز حوالي 6 مللي أمبير.

عندما تكون الشاشة في وضع الإيقاف ، لا يلزم تحديث الشاشة ، لذلك يتم استقصاء أجهزة الاستشعار والأزرار بمعدل أقل ، مرة كل 500 مللي ثانية ، ويقضي المعالج كل وقت فراغه في وضع إيقاف التشغيل. يتم الخروج من وضع إيقاف التشغيل عن طريق مقاطعة مقاطعة تغيير دبوس من ساعة الوقت الحقيقي. في هذه الحالة ، يتم تسجيل البيانات المتوسطة من جميع أجهزة الاستشعار على بطاقة الذاكرة مرة واحدة في الدقيقة ، بغض النظر عن وضع الشاشة. لتقليل استهلاك الطاقة ، يتم تشغيل المحيط الخارجي لوحدة التحكم الدقيقة مباشرة قبل الاستخدام من خلال سجلات PRR ويتم إيقاف تشغيله بعد الاستخدام. يبلغ التيار الذي يستهلكه الجهاز مع إيقاف تشغيل الشاشة حوالي 250 μA في المتوسط ​​، يقع حوالي 100 μA على الشاشة في وضع إيقاف التشغيل ، والباقي يكون بشكل رئيسي على وحدة التحكم الدقيقة. في هذه الحالة ، لا يؤدي انخفاض تواتر أجهزة استشعار الاقتراع عمليًا إلى تقليل الاستهلاك الحالي ،لأنه يتم استهلاك جزء كبير من الطاقة أثناء اقتراع أزرار اللمس. تجدر الإشارة إلى أن نوع الساعة المستخدمة يؤثر أيضًا على استهلاك الطاقة. لذا ، عند تسجيل الميكروكونترولر من مذبذب RC المدمج ، يكون الاستهلاك الحالي في وضع خارج الشاشة أقل قليلاً من استخدام الكوارتز الخارجي. من الواضح أن هذا يرجع إلى بداية أسرع وسعة أقل تبديدًا لمذبذب RC. ونتيجة لذلك ، نظرًا لعدم وجود متطلبات خاصة في هذا الإصدار من الجهاز لاستقرار تردد ساعة الميكروكونترولر ، في الإصدار النهائي من الجهاز ، يتم استخدام مذبذب RC المدمج كمولد للساعة (على الرغم من وجود مكان للكوارتز على اللوحة).أن نوع الساعة المستخدم يؤثر أيضًا على استهلاك الطاقة. لذا ، عند تسجيل الميكروكونترولر من مذبذب RC المدمج ، يكون الاستهلاك الحالي في وضع خارج الشاشة أقل قليلاً من استخدام الكوارتز الخارجي. من الواضح أن هذا يرجع إلى بداية أسرع وسعة أقل تبديدًا لمذبذب RC. ونتيجة لذلك ، نظرًا لعدم وجود متطلبات خاصة في هذا الإصدار من الجهاز لاستقرار تردد ساعة الميكروكونترولر ، في الإصدار النهائي من الجهاز ، يتم استخدام مذبذب RC المدمج كمولد للساعة (على الرغم من وجود مكان للكوارتز على اللوحة).أن نوع الساعة المستخدم يؤثر أيضًا على استهلاك الطاقة. لذا ، عند تسجيل الميكروكونترولر من مذبذب RC المدمج ، يكون الاستهلاك الحالي في وضع خارج الشاشة أقل قليلاً من استخدام الكوارتز الخارجي. من الواضح أن هذا يرجع إلى بداية أسرع وسعة أقل تبديدًا لمذبذب RC. ونتيجة لذلك ، نظرًا لعدم وجود متطلبات خاصة في هذا الإصدار من الجهاز لاستقرار تردد ساعة الميكروكونترولر ، في الإصدار النهائي من الجهاز ، يتم استخدام مذبذب RC المدمج كمولد للساعة (على الرغم من وجود مكان للكوارتز على اللوحة).ويرجع ذلك إلى بداية أسرع وسعة أقل تشتيت لمذبذب RC. ونتيجة لذلك ، نظرًا لأنه في هذا الإصدار من الجهاز ، لا توجد متطلبات خاصة لاستقرار تردد الساعة للمتحكم الدقيق ، في النسخة النهائية من الجهاز ، يتم استخدام مذبذب RC المدمج كمولد للساعة (على الرغم من وجود مكان للكوارتز على اللوحة).ويرجع ذلك إلى بداية أسرع وسعة أقل تشتيت لمذبذب RC. ونتيجة لذلك ، نظرًا لعدم وجود متطلبات خاصة في هذا الإصدار من الجهاز لاستقرار تردد ساعة الميكروكونترولر ، في الإصدار النهائي من الجهاز ، يتم استخدام مذبذب RC المدمج كمولد للساعة (على الرغم من وجود مكان للكوارتز على اللوحة).

أثرت التغييرات الهامة على أوضاع عرض المعلومات ، وأخذت جميع أوجه القصور التي تم تحديدها عند استخدام الإصدار الأول من الجهاز في الاعتبار ، وتم إجراء التغييرات المقابلة في البرنامج. الآن هناك 4 أوضاع عرض بيانات مختلفة (يشير وضع العرض إلى مظهر الشاشة الرئيسية) ، يتم التبديل بينها عن طريق زر الإدخال.



الشاشة الأولىيتم استخدامه لعرض تاريخ التغييرات في بيانات الطقس في شكل رسوم بيانية ، بالإضافة إلى القراءات الحالية لأجهزة الاستشعار والتاريخ والوقت. للوهلة الأولى ، قد يبدو أنه لم يتغير شيء عمليًا منذ الإصدار الأول من الجهاز ، ولكنه في الواقع لم يتغير. يتذكر الجهاز الآن درجة الحرارة والرطوبة والضغط كل دقيقتين ، ويخزن البيانات لآخر 4 أيام في ذاكرة الوصول العشوائي - ما مجموعه 2880 قراءة. كل هذه البيانات متاحة للعرض بمقاييس زمنية مختلفة. بشكل افتراضي ، يتم عرض أحدث البيانات على الشاشة ، ومع ذلك ، فإن الضغط على الزر "-" يسمح لك بالتبديل إلى وضع الترجيع ، ثم استخدام الزرين "+" و "-" للتحرك ذهابًا وإيابًا على طول محور الوقت. اخرج من وضع الترجيع بالضغط على زر "دخول". يتم تبديل المقاييس في الوقت المحدد بواسطة الزر "+". يوفر إصدار البرنامج الثابت النهائي 4 جداول زمنية:
  • 2/ (3.2 ).
  • 6/ (9.6 ).
  • 10/ (16 ).
  • 30/ (48 ).

من حيث المبدأ ، من الممكن أيضًا أي خيارات مقياس أخرى مضاعفات دقيقتين. الآن ، عند بناء الرسوم البيانية ، يمكن تفسيرات مختلفة لبيانات الأرصاد الجوية. يمكن عرض الضغط مباشرة ، أو يمكن تحويله إلى ارتفاع بارومتري بالنسبة لنقطة بضغط مرجعي معين. في الحالة الأولى ، يتدرج المقياس الصحيح بالملليمتر من الزئبق ، وفي الحالة الثانية بالأمتار. يمكن أيضًا عرض الرطوبة إما مباشرة (تعبئة زرقاء) أو إعادة حسابها إلى نقطة الندى ، ثم بالإضافة إلى منحنى درجة الحرارة ، يتم أيضًا عرض منحنى نقطة الندى (التوت). يتحول وضع العرض للضغط والرطوبة على الشاشة الثانية.

الشاشة الثانية، كما هو الحال في الإصدار الأول ، محجوز لعرض جميع المعلومات حول الحالة الحالية للجهاز وأجهزة الاستشعار. فيما يلي معلمات مثل جهد البطارية ، تيار الشحن ، القراءات الحالية لأجهزة الاستشعار الرئيسية ، ضغط الارتفاع صفر ، الوقت ، التاريخ. يوضح السطر الأخير نتيجة المحاولة الأخيرة للكتابة على بطاقة SD والإصدار الحالي من تفسير بيانات الأرصاد الجوية على الرسوم البيانية. في هذه الشاشة ، باستخدام الزرين "+" و "-" ، يمكنك تبديل تفسير بيانات الطقس ، ومن خلال الضغط على تسلسل البدء ، ادخل إلى وضع إعداد الساعة. بالنسبة لبطاقة SD ، يتم عرض نتيجة المكالمة الأخيرة. إذا كان التسجيل ناجحًا ، فسيتم عرض عدد وحدات البايت المسجلة أثناء آخر وصول ؛ وإذا حدث خطأ ، فسيتم عرض "Err" ، وإذا لم تكن البطاقة في قارئ البطاقات ، فسيتم عرض "---".

الشاشة الثالثةمصمم لضبط الضغط المرجعي لمقياس الارتفاع البارومتري. يوضح السطر الأول الضغط المرجعي الحالي والارتفاع البارومتري المقابل. يظهر الضغط الجوي الحالي أدناه. فيما يلي جدول لتاريخ الضغوط المرجعية مع تاريخ ووقت تركيبها ، يعرض السطر الأخير التاريخ والوقت. يتم تغيير الضغط المرجعي باستخدام الزرين "+" و "-" ، وتتم إضافته تلقائيًا إلى جدول المحفوظات إذا كان الضغط المرجعي الحالي المحدد ، عند التبديل إلى الشاشة التالية ، مختلفًا عن القيمة التاريخية الأخيرة.

الشاشة الرابعةمخصص للعرض التفصيلي للبيانات المقدمة بواسطة مستشعر الضوء max44008 RGB. توضح الخطوط الخمسة الأولى الإضاءة الحالية للقنوات في شكل رقمي ورسوم بيانية ، تليها إحداثيات اللون المقدرة ودرجة حرارة اللون للضوء الساقط. ويلي ذلك خط بقراءتين في الأجنحة. يشير الرقم الأيسر إلى المستشعر الحالي max44008 ، اليمين - إلى max44009. تتطابق الخطوط الأربعة الأخيرة تمامًا مع تلك الموجودة على الشاشة الأولى.

تشغيل الإضاءة الخلفيةتغيرت قليلاً مقارنة بالإصدار الأول من الجهاز ، لأن وضع تشغيل الشاشة قد تغير. لا يزال الضوء الخلفي قيد التشغيل من خلال مجموعة الأزرار (مثل الشاشة) ، وإذا كانت الإضاءة أقل من 100 لوكس عند تشغيل الشاشة ، يتم تشغيل الإضاءة الخلفية مع الشاشة. في لحظة التشغيل ، يتم ضبط مؤقت إيقاف تشغيل الإضاءة الخلفية لفترة محددة لتكون 40 ثانية. يؤدي الضغط على الزر مع إضاءة الخلفية إلى ضبط مؤقت النوم على فترة أخرى على الأقل يتم ضبطها على 12 ثانية. قبل تشغيل الإضاءة الخلفية ، يتم تذكر جميع قراءات مستشعرات الضوء ، وخلال الفترة الأولى من حرق الضوء الخلفي لمدة 7 ثوانٍ تقريبًا ، يتم عرض القراءات المخزنة لمستشعرات الضوء على جميع الشاشات ، بينما تتغير خلفية النص المعروض من الأبيض إلى الأخضر.بفضل حفظ القراءات ، يمكن للجهاز عرض إضاءة منخفضة لا تشوهها إضاءة أجهزة الاستشعار بشاشتها الخاصة. على جميع الشاشات باستثناء الثانية ، يؤدي الضغط على تركيبة البدء عند تشغيل الإضاءة الخلفية إلى إيقاف تشغيل الإضاءة الخلفية ، في الشاشة الثانية تقوم هذه المجموعة بتشغيل وضع إعداد الساعة.

,خاصة حول الحد الأقصى 44008 يستحق التحدث بشكل منفصل. تمت إضافة هذا المستشعر في إصدار جهاز 2M ، من أجل توسيع نطاق تشغيل مقياس الطقس في محطة الإضاءة المنخفضة في منطقة الإضاءة المنخفضة. تبلغ الحساسية القصوى لمستشعر max44009 الموروث من الإصدار الأول للجهاز 45 مليون / عد ، وهو ما يكفي لقياس الإضاءة عند الغسق ، ولكن ليس كافيًا لقياس الإضاءة في ليلة مقمرة وليلة. بالطبع ، ليس قياس الإضاءة هو المهمة الرئيسية لمحطة الطقس الخاصة بي ، ولكن نظرًا لوجود مقياس فاخر في الجهاز ، وأحيانًا يجب عليك التحرك ليلاً عند السفر ، أريد أن يكون لدي أداة توضح مدى الظلام في الليل الآن. لذلك ، تم اختيار المستشعر الأكثر حساسية ، على غرار المستشعر المستخدم في الإصدارات السابقة من max44009.يحتوي المستشعر على ست قنوات لقياس الإضاءة في نطاقات مختلفة وقناة واحدة لقياس درجة الحرارة. لدينا بالفعل ما يكفي من أجهزة استشعار درجة الحرارة في الجهاز ، لذا فإن الجهاز يستقصي ست قنوات بصرية فقط - مرئية (واضحة) ، حمراء (حمراء) ، خضراء (خضراء) ، زرقاء (زرقاء) ، الأشعة تحت الحمراء (IR) ، وتعويض (IRcomp). تم تصميم القنوات الخمس الأولى لقياس الإضاءة في أجزاء مختلفة من الطيف ، بينما تم تصميم القنوات السادسة لتعويض إضاءة الأشعة تحت الحمراء للقنوات المرئية. إعداد المعلمات مثل الكسب (الحساسية بشكل أساسي) ووقت تراكم الإشارة (يؤثر أيضًا على حساسية ودقة القياسات) ممكن فقط لجميع القنوات في وقت واحد ، وفقط من الخارج. لا يتم توفير القدرة على تحديد هذه المعلمات تلقائيًا بواسطة المستشعر نفسه ، وعلى عكس max44009 ،يجب تعديل الحساسية من البرنامج. وفقًا لوثائق المستشعر ، يمكن تحويل القيم الأولية المزودة إلى طاقة تدفق الضوء لكل وحدة مساحة بالمللي واط لكل سنتيمتر مربع. تظهر أيضًا منحنيات (خطوط مستقيمة في الواقع) لتحويل الإخراج إلى أجنحة لمصادر مثل المصباح المتوهج ومصباح الفلورسنت. لقد قمت بمعايرتي مقارنة بين قراءات max44009 و max44008 الجديدة ، باستخدام ضوء الشمس المنتشر ، والضوء من مصباح الفلورسنت ، ومصباح LED ، ومتوسط ​​القراءات كمصدر. ونتيجة لذلك ، حصلت على قيم مماثلة لعوامل التحويل. ونتيجة لذلك ، تبلغ حساسية max44008 حوالي 1.4 مللي لكل عملية قراءة في النطاق الأكثر حساسية ، وهو حجم واحد ونصف حجم أفضل من max44009.وتتكون القيمة النهائية لقراءات مقياس اللدغة من خلال خياطة بيانات خطية من الحساسية المنخفضة max44009 و max44008 الحساسة في حدود 5-10 لوكس. يتم تطبيق حساب إحداثيات اللون ودرجة حرارة اللون وفقًا للتوثيق ، وذلك ببساطة بسبب وجود مثل هذا الاحتمال.

تستحق دراسة منفصلة مسألة دقة أجهزة استشعار الضوء وتأثير إضاءة الأشعة تحت الحمراء على موثوقية القراءات. يكمن جذر المشكلة في حقيقة أن العناصر الحساسة للضوء من أجهزة الاستشعار max4400x (بالإضافة إلى العديد من الثنائيات الضوئية الأخرى وأجهزة الاستشعار المتكاملة ، ومصفوفات الكاميرات وكاميرات الفيديو ، وغيرها من الأجهزة) مصنوعة على أساس السيليكون. بحكم طبيعتها الفيزيائية ، تسجل هذه العناصر الحساسة للضوء الإشعاع الكهرومغناطيسي من طول موجة طويل ، أقصر من حد معين تحدده فجوة النطاق. بالنسبة للسيليكون ، يبلغ الطول الموجي النهائي حوالي 1100 نانومتر. وفي الوقت نفسه ، فإن العين البشرية غير حساسة تمامًا للإشعاع الكهرومغناطيسي بطول موجة يزيد عن 800 نانومتر. لذلك ، يسمى الإشعاع الذي يبلغ طوله الموجي أكثر من 800 نانومتر (عادة 800-1400 نانومتر) بالقرب من الأشعة تحت الحمراء.هناك الكثير من هذه الإشعاع في أطياف انبعاث الأجسام الساخنة ، مثل المصابيح المتوهجة ، والمصابيح القوسية أو الشمس. ومثل هذا الإشعاع غائب عمليا في أطياف المصابيح البيضاء ومصابيح الفلورسنت. عادة ، يتم طلاء العناصر الحساسة للضوء في الأعلى بفلاتر خاصة تجعل منحنى حساسيتها أقرب إلى ما هو مطلوب في تطبيق معين. يمكن لهذا المرشح أن يخفف بالقرب من الأشعة تحت الحمراء بعدة أوامر من الحجم ، لكنه لا يقطعه تمامًا. في الوقت نفسه ، لا تزال هناك مشكلة تتعلق بحقيقة أن العين البشرية لا ترى في المدى القريب من الأشعة تحت الحمراء على الإطلاق ، والجهاز ، الذي يجب أن يقيس تدفق الضوء المرئي ، يسجله على الأقل قليلاً. هنالك العديد من الطرق لحل هذه المشكلة. لذا ، في الكاميرات الرقمية أو كاميرات الفيديو ، يتم وضع مرشح خاص متعدد الطبقات أمام المصفوفة ،الذي يخفف من الأشعة تحت الحمراء القريبة بحوالي 3 مرات من الحجم. تستخدم مستشعرات max4400x حلًا مختلفًا - استخدام قناة "تعويض" إضافية. يتم تثبيت العديد من الثنائيات الضوئية ذات المرشحات المختلفة في المستشعر ، مع نفس الإرسال تقريبًا في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريب ، ويتم تحديد الإضاءة الإجمالية في النطاق المرئي على أنها الفرق في القياسات من اثنين من الثنائيات الضوئية. في حالتنا ، يقوم المستشعر max44009 بالتعويض تلقائيًا ، ويعطي المستشعر max44008 فقط بيانات قناة القياس ، ويجب على المستخدم تنفيذ التعويض بنفسه عن طريق طرح قيم القراءة من بعضها البعض.مع نفس النفاذية تقريبًا في المدى القريب من الأشعة تحت الحمراء ، ويتم تحديد الإضاءة الإجمالية في النطاق المرئي على أنها الفرق في القياسات من اثنين من الثنائيات الضوئية. في حالتنا ، يقوم المستشعر max44009 بالتعويض تلقائيًا ، ويعطي المستشعر max44008 فقط بيانات قناة القياس ، ويجب على المستخدم تنفيذ التعويض بنفسه عن طريق طرح قيم القراءة من بعضها البعض.مع نفس النفاذية تقريبًا في المدى القريب من الأشعة تحت الحمراء ، ويتم تحديد الإضاءة الإجمالية في النطاق المرئي على أنها الفرق في القياسات من اثنين من الثنائيات الضوئية. في حالتنا ، يقوم المستشعر max44009 بالتعويض تلقائيًا ، ويعطي المستشعر max44008 فقط بيانات قناة القياس ، ويجب على المستخدم تنفيذ التعويض بنفسه عن طريق طرح قيم القراءة من بعضها البعض.

للتحقق من كفاية تعويض الأشعة تحت الحمراء ، أجريت العديد من التجارب البسيطة. الأول هو دراسة تأثير إضاءة الأشعة تحت الحمراء من IR LED بطول موجة يبلغ إشعاع 880 نانومتر على قراءات كلا المستشعرين. تمت مقارنة قراءات القناة عندما تم تشغيل وإيقاف مصدر الأشعة تحت الحمراء ولم تتغير ظروف الإضاءة. أظهرت التجربة أن تعويض الأشعة تحت الحمراء يعمل بشكل أفضل في القناة الواضحة لجهاز الاستشعار max44008. عندما تتجاوز إضاءة الأشعة تحت الحمراء الضوء المرئي في شدة الضوء بحوالي حجم ، فإن خطأ القناة الواضحة المعوضة لا يزيد عن 10 ٪ ، ويعطي المستشعر 44009 قراءات أقل من اللازم في ظل هذه الإضاءة (يحدث تعويض زائد). لكن قراءات قنوات الألوان لمستشعر RGB تحت إضاءة الأشعة تحت الحمراء تبدأ في "التعويم" ، وفي اتجاهات مختلفة.تم العثور على غرابة أخرى في تشغيل هذا المستشعر - يقفز في القيم المقاسة الحقيقية عند تبديل مكاسب PGA من 16 إلى 256 في قناة ircomp.

التجربة الثانية كانت التحقق من صحة قياس درجة حرارة اللون باستخدام مصادر مختلفة بدرجة حرارة لون معروفة. بالنظر إلى أنني لا أملك مقياس ألوان دقيقًا للتحقق ، يمكنني أن أستنتج أن max44008 يظهر نتائج أكثر أو أقل ملاءمة لمصادر مثل مصابيح LED ومصابيح الفلورسنت ، ومع ذلك ، فإن نتائج قياسات المصابيح المتوهجة التي تحترق مع الضوء الكامل ومع التوهج هي على الإطلاق غير موثوق به بسبب إضاءة الأشعة تحت الحمراء. من الجدير بالذكر أنه عند استخدام مصباح مُسخن مسبقًا كمصدر للأشعة تحت الحمراء ، لا يزال التعويض الزائد عن الحد الأقصى لمستشعر 44009 ملحوظًا.
تجدر الإشارة إلى عيب آخر في مستشعر max44008 - التيار المظلم. لذلك ، عند درجات حرارة أقل من 15 درجة مئوية في الظلام المطلق ، تكون قراءات المستشعر القصوى 44008 صفر ، ومع ذلك ، مع زيادة درجة الحرارة ، يزداد التيار المظلم بقوة. عند درجة حرارة 18 درجة ، يكون 1 حسابًا ، 20 درجة بالفعل 2 تهمان ، وعند 30 درجة بالفعل 7 تهم. من المحتمل أنه يمكن معايرة المستشعر للتعويض الحراري للتيار المظلم ، لكنني لم أتعامل مع هذه المشكلة لأنني اكتشفت زيادة ملحوظة في التيار المظلم فقط عندما قمت بتحليل سجل البيانات من الرحلة إلى كاريليا ، أو بالأحرى ذلك الجزء منه عندما تم تعبئة الجهاز في حقيبة وكيس ضغط.

حول شحن البطارية.كما يتبين من الرسم البياني ، فإن وحدة تحكم منفصلة بحد أقصى 1879 تدير شحن البطارية ، ويمكن للمعالج والبرنامج الذي يتم تنفيذه عليها فقط قياس الجهد على البطارية وتيار الشحن من خلال الدوائر المقابلة. ومع ذلك ، تم اتخاذ عدد من الإجراءات حتى يتمكن الجهاز من الشحن والتشغيل بشكل طبيعي ، حتى إذا كانت البطارية مستقرة تمامًا. يستخدم المشروع الآن الوكالة الدولية للطاقة ، ويومض الصمامات WDTON ، مما يضمن بدء المراقبة تلقائيًا عند إعادة تعيين وحدة التحكم. يتم تعيين عتبة اللون البني على 1.8V ، ومصدر الساعة هو مذبذب RC المدمج ، ويومض المصهر CKDIV8 أيضًا. لكي لا تتسبب الوكالة الرقابية المضمنة في إعادة التشغيل الدورية ، باستخدام __الخاصية __ ((القسم ("Init3"))) ، فإن إعادة ضبط الوكالة لمدة أربع ثوانٍ مدمجة في تهيئة وحدة التحكم.بفضل CKDIV8 المثبت ، تبدأ وحدة التحكم بتردد 1 ميجاهرتز ، وهو ممكن عند الفولتية من 1.8 فولت. بعد تهيئة وحدة التحكم الرئيسية يتحقق الجهد على البطارية. إذا كانت أقل من العتبة المحددة (2.7 فولت) ، يتم عرض رسالة حول تفريغ البطارية وقيمة الجهد على البطارية على الشاشة ، وبعد ذلك ينتظر جهاز التحكم حوالي 500 مللي ثانية ، يتم إيقاف تشغيل الشاشة وتنتقل إلى السلطة حتى يتم إعادة ضبطها من قبل الوكالة الدولية للطاقة. إذا كان الجهد أعلى من العتبة ، يقوم البرنامج بتحويل تردد الساعة إلى 8 ميجاهرتز من خلال تسجيل CLKPR ، ويتم تهيئته في الوضع العادي. كإجراء احتياطي إضافي ، لا يتم التسجيل على بطاقة microSD إلا إذا كان الجهد على البطارية أعلى من حد معين تم اختياره عند 3.2 فولت. ونتيجة لذلك ، حتى مع التفريغ العميق للبطارية ، يستمر الجهاز في العمل في الوضع العادي ، في حين أنه ممكن.بسبب حظر التسجيل على البطاقة ، يتم استبعاد فشل البطاقة أثناء التسجيل. إذا انخفض الجهد أثناء التفريغ العميق لدرجة تجمد المعالج (أظهرت التجربة أن هذا يحدث بجهد يبلغ حوالي 2.3 فولت) ، فسيتم إعادة ضبط جهاز المراقبة وسيدخل الجهاز في دورة لا نهاية لها تتكون من عمليات إعادة التشغيل وإشارة قصيرة المدى "البطارية منخفضة". إذا كان التفريغ أعمق ، سيتم إيقاف تشغيل الجهاز عبر BOD. عند التوصيل بالشحن ، يحدث كل شيء بترتيب عكسي. يقوم جهاز التحكم max1879 بشحن بطارية فارغة جدًا بتيار منخفض يبلغ 8 مللي أمبير. عندما يتجاوز جهد البطارية 2V تقريبًا ، سيتم إعادة تعيين وحدة التحكم الدقيقة بواسطة BOD وستعرض الرسالة "وميض البطارية" يومض مرة واحدة كل 4 ثوانٍ. في هذه الحالة ، لا يتجاوز متوسط ​​الاستهلاك الحالي 1 مللي أمبير ، وسيستمر الشحن. عندما يصل جهد البطارية إلى 2.5 فولت ،سيكون هناك انتقال إلى شحن بتيار كامل ، وعند 2.7 فولت سيتم تشغيل الجهاز بشكل طبيعي. مثل هذا الحل ، في رأيي ، يوفر أداءً ومؤشرًا أفضل عند تفريغ البطارية بعمق وخروج ثابت من التفريغ العميق. ولكن إذا قمت بتعيين عتبة BOD إلى 2.7V ، فإن الإنذارات الكاذبة العرضية ممكنة في ظل ظروف معاكسة (الحد الأقصى BOD قريب جدًا من الحد الأدنى لجهد الخرج للمثبت).إن الإنذارات الكاذبة العرضية ممكنة في الظروف المعاكسة (الحد الأقصى لعتبة BOD قريب جدًا من الحد الأدنى لجهد الخرج للمثبت).إن الإنذارات الكاذبة العرضية ممكنة في الظروف المعاكسة (الحد الأقصى لعتبة BOD قريب جدًا من الحد الأدنى لجهد الخرج للمثبت).

يحتوي المؤشر القياسي لبطارية منخفضة في شكل أحرف وامضة "LB" على حد رحلة يبلغ 3.65 فولت ، وهو ما يتوافق مع حوالي 20 ٪ من شحن البطارية المتبقي ، أي أنه يمكن للجهاز العمل لمدة شهر تقريبًا بعد تشغيل إشارة إلى الحاجة إلى الشحن. لذلك ، فإن تفويت اللحظة التي تحتاج فيها إلى شحن الجهاز أمر صعب للغاية ، على الأقل في بعض الأحيان للنظر في قراءاته. لهذا السبب ، قررت أنه ليس هناك حاجة إلى إشارة أكثر إزعاجًا لبطارية فارغة. يوجد مؤشر LED للشحن المتصل بـ max 1879 على اللوحة على الجانب الآخر من الشاشة ، بحيث يضيء الجهاز باللون الأخضر من الداخل عند الشحن.



لشحن الجهاز جعل حامل خاص مع عطلة تحت الجهاز ومجموعتي اتصال. الحامل مجهز بموصل microUSB لتوصيل مصدر التيار. لا يحتوي الحامل على دوائر إلكترونية بداخله ، فقط أسلاك وفتيل قابل لإعادة الضبط. بالنسبة للقارئ اليقظ ، قد يبدو اختيار شريحة max1879 كوحدة تحكم شحن أمرًا سخيفًا إلى حد ما ، لأنه مع نظام شحن محدد من مصدر تيار متوافق مع USB ، سيكون من المنطقي أكثر استخدام وحدة تحكم ذات قيود تيار مدمجة. ومع ذلك ، فإن الدائرة المختارة موثوقة ، ولا تخاف من المصادر ذات الاستقرار الضعيف لجهد الخرج ، وعيوبها الوحيدة ، في الواقع ، ليست متوافقة تمامًا مع معيار USB في ضوء عدم التنظيم التلقائي للحد الأقصى المسموح به للتيار.لكن مثل هذا المخطط يوفر شحنًا أسرع عند استخدام محول الشبكة.

تجربة تشغيل الصك



في الربيع ، كانت نسخة من النسخة الثانية جاهزة ، وأخذتها في نزهة في شبه جزيرة القرم الجبلية. في الصيف ، في نزهة على طول البحر الأبيض و Kovdozer ، أخذت النسخة التالية من الإصدار 2M. كما كان من قبل ، عندما كنت أركب قوارب الكاياك ، وضعت الجهاز على جسم الكاياك أمامي ، أثناء السفر حول شبه جزيرة القرم ، ارتديت الجهاز حول رقبتي ، أثناء التوقف ، وقوف السيارات ، ولأيام قمت بتعليق الجهاز على شجرة في الظل ، في مكان هبوب الرياح.



مثل الإصدار الأول ، يبدو الجهاز وكأنه جهاز حسي إضافي ، وأصبح استخدامه أكثر ملاءمة مقارنة بالإصدار الأول. مع كتلة تصل إلى 128 جرامًا تقريبًا (مقارنة بـ 330 جرامًا من الإصدار الأول) ، لا يشعر الجهاز عمليًا على الرقبة. أصبح ظهور الجهاز ، في رأيي ، أكثر دقة مقارنة بالإصدار الأول. تعتبر أزرار اللمس في الإصدار الثاني أكثر ملاءمة بسبب الموقع على الجانب وغياب الأجزاء المعدنية المجاورة للحالة ، على الرغم من أنه في ضوء المسح غير السريع ، لا يمكن لأي شخص استخدامها في المرة الأولى. إن الحاجة إلى تشغيل الشاشة لرؤية قراءات الجهاز لا تسبب أي إزعاج. من السهل تشغيل الشاشة حتى عند اللمس في ظلام دامس. تبين أن طريقة عرض الرسوم البيانية المستخدمة في الإصدار الثاني من الجهاز ، بمقاييس مختلفة والتمرير للخلف ، عملية للغاية ،مما يجعل من السهل تحليل الطقس أو الملف الشخصي الذي سافر في الأيام الأخيرة.

عند المشي ، خاصة في الجبال ، من السهل جدًا استخدام عرض الضغط على الرسم البياني كارتفاع بارومتري. يعرض الرسم البياني الملف الشخصي للمسار الذي سافر. من ناحية ، يجعل هذا الجدول الزمني من السهل تقييم خشونة المسار الذي تم قطعه ، والذي ينطبق بشكل خاص على مسارات جبال القرم التي تمر عبر الغابة.



من ناحية أخرى ، وفقًا للجدول الزمني ، من السهل أن ترى وتيرة الحركة الخاصة بك صعودًا وهبوطًا (في الواقع عند التسلق الحاد) وتقدير المبلغ المتبقي حتى نهاية الحركة في المناطق ذات الاختلاف المعروف. أثناء الرحلات المائية على البحر أو البحيرات ، عندما يكون الارتفاع ثابتًا ، يكون من الأسهل عرض الضغط كضغط. يمكن استخدام اتجاهات الضغط للحكم على الطقس خلال اليومين المقبلين. في الجبال ، يكون تتبع اتجاهات الضغط أكثر صعوبة ، فهي مرئية على الرسم البياني فقط أثناء التوقف.



علاوة على ذلك ، كما ذكرنا سابقًا في المقالة السابقة ، فإن الحركة الخاصة في الجبال وحتى على التضاريس الوعرة الجبلية تؤدي إلى تغييرات أسرع بشكل ملحوظ في الضغط من العمليات المعتادة التي تحدث في الغلاف الجوي. لهذا السبب ، عادة ما يكون الخطأ اليومي في الرسم البياني لارتفاع البارومتري صغيرًا ، علاوة على ذلك ، من السهل تقييمه بصريًا من خلال استقراء تغييرات الضغط أثناء التوقفات والتوقفات.

الرسوم البيانية لدرجة الحرارة والضغط مثيرة للاهتمام أيضًا ، لكن معانيها العملية ليست واضحة جدًا. تسمح لك بتحديد اتجاهات الطقس واختيار الملابس المناسبة وتقييم احتمالات محاولة تجفيف المعدات الخاصة بك. مع قياس درجة الحرارة ، مثل الإصدار الأول ، هناك ميزات. وبالتالي ، فإن دخول ضوء الشمس على الجهاز يؤدي إلى تسخين ملحوظ وخطأ في قياس درجة الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، تتأثر درجة حرارة الهواء (والجهاز) بدرجة حرارة الأشياء المحيطة والتدفئة المشعة. لذلك ، حتى في يوم غائم ، يُظهر الجهاز الموجود في الظل فوق الأرض درجة حرارة أقل بعدة درجات مما لو تم وضعه على جسم زورق يقف على الماء. على ما يبدو ، يرجع ذلك إلى تسخين الكاياك والهواء فوقه بواسطة الضوء المتناثر والأشعة تحت الحمراء. لدراسة هذا الظرف ، أجريت حتى التجربة التالية.كما هو معروف ، يمكن استخدام تدفق الهواء لتسريع انتقال الحرارة. أسهل طريقة لتنظيم نفخ ميزان الحرارة في الطقس الهادئ هي ببساطة لفه على حبل حول نفسه. اقلب الجهاز على اليابسة في يوم غائم في الظل ، كنت مقتنعا بأن تدفق الهواء لم يؤثر على القراءات. حتى القراءات في الظل ، وبالتالي تتوافق مع درجة حرارة الهواء. بعد كل شيء ، إذا اختلفت درجة حرارة الجهاز عن درجة حرارة الهواء ، بسبب ، على سبيل المثال ، التدفئة المشعة ، فإن تكثيف نقل الحرارة سيؤدي إلى تغيرات في حالة التوازن وتغيرات في القراءات إلى أسفل. إذا قمت بقلب الجهاز على سطح الماء ، تصبح قراءات درجة الحرارة أقل مما لو كان الجهاز على قوارب الكاياك ، ويتم ملاحظة التأثير حتى في وجود رياح صغيرة. من هذا يمكننا أن نستنتج أن تسخين الجهاز من قوارب الكاياك كبير ، وربمامن الأسطح الأساسية المضيئة الأخرى.

الجدير بالذكر إمكانية عرض نقطة الندى. درجة حرارة نقطة الندى هي وظيفة رطوبة الهواء المطلقة (كتلة بخار الماء لكل وحدة حجم) ، وتسمح لك بالحكم على محتوى الماء في الغلاف الجوي. إذا أخذت كمية معينة من الهواء وقمت بتسخينها ، ستزداد درجة الحرارة ، وستنخفض الرطوبة النسبية ، ولن تتغير درجة حرارة نقطة الندى. وفقًا لذلك ، نظرًا لأن المستشعر دائمًا في حالة توازن مع طبقة رقيقة من الهواء المحيط به ، إذا تم تسخين المستشعر (أو الجهاز بأكمله) ، فستزداد درجة الحرارة المعروضة ، وستنخفض الرطوبة المعروضة ، ولن تتغير درجة حرارة نقطة الندى المعروضة. في الواقع ، كل شيء أكثر تعقيدًا إلى حد ما ، لأن خطأ ودقة قياس درجة الحرارة وخاصة الرطوبة يؤثران بشدة على دقة حساب نقطة الندى. ومع ذلك ، يمكننا القول أن نقطة الندى المحسوبة ،وليس الرطوبة النسبية هي معلومات حول كمية الماء في الغلاف الجوي ، ولا تتأثر بأخطاء قياس درجة الحرارة المرتبطة بتسخين الجهاز بواسطة الشمس. كقاعدة ، تتغير درجة حرارة نقطة الندى ببطء شديد ، ويمكن أن تكون تقلباتها اليومية أقل من 2-5 درجات مقابل 10-15 عند درجة حرارة الهواء. في الصيف ، زيادة نقطة الندى بحوالي 20 درجة هي نذير لتشكيل العواصف الرعدية.

يتيح لك مقياس الفاخر ، المزود الآن بمستشعرين ، قياس الإضاءة والحصول على نتائج قياس موثوقة في مجموعة متنوعة من الظروف: سواء في يوم مشمس ، أو في ليلة بلا قمر ، وحتى في غرف مظلمة للغاية. تسمح لنا شهادته بالحكم على سمك الغطاء السحابي في السماء أو عمق الشفق. لا يتم توفير إمكانية إنشاء رسم بياني للإضاءة في الصك ، لأن القراءات تعتمد بشدة ليس فقط على الإضاءة ، ولكن أيضًا على الوضع المكاني للأشياء المحيطة ، والأداة نفسها ، وفقًا لذلك ، سيكون من الصعب استخراج المعلومات من مثل هذا الرسم البياني. نظرًا لوجود مستشعرين ، أحدهما RGB مع قناة الأشعة تحت الحمراء ، يوفر المقياس الكثير من المعلومات حول الإضاءة ودرجة حرارة اللون ومستوى الأشعة تحت الحمراء. ومع ذلك ، في رأيي ،هذه الوظيفة أكثر فائدة عند تقييم الإضاءة الداخلية من المشي لمسافات طويلة.

تلخيص ، نلاحظ أن الجهاز الثاني تبين أنه أكثر ملاءمة وعملية من الجهاز الأول. هذه الحقيبة خفيفة للغاية وصغيرة الحجم وممتعة للمس حتى في درجات الحرارة المنخفضة. وقت التشغيل لشحن بطارية واحدة أكثر من كافٍ لأي رحلة. يمكن تحجيم الرسوم البيانية وتقلبها بسهولة خلال الأيام الأربعة الماضية ، وهو ما يكفي لتحليل الطقس و / أو الملف الشخصي للمسار الذي تم نقله ، وفي رأيي ، فإن وظائف الجهاز كافية. يمكن إزالة بطاقة SD بسهولة لنسخ البيانات.



إذا انتهى وصف تجربة التشغيل للإصدار الأول من الجهاز بقائمة بأوجه القصور ، فلن أعطي هذه القائمة هنا ، لأنه ، في رأيي ، الجهاز ليس لديه عيوب واضحة. بالطبع ، هناك دائمًا أفكار لبناء الوظائف ، ولكن خلال العملية لم يكن لدي شعور بعدم وجود أي وظيفة. لذلك ، سأدرس كذلك الخيارات الممكنة لتطوير المشروع.

تتمثل إحدى الطرق الممكنة لتطوير الأداة في إضافة ميزات جديدة إلى برنامج الأداة. هنا يمكنك تقديم المجالات التالية:
  • . , , , .
  • SD .
  • ( ) , .
  • RGB SD .


بالإضافة إلى ذلك ، هناك أفكار حول تطوير مجموعة من أجهزة الاستشعار للمستقبل. على سبيل المثال ، يمكنك إضافة مستشعر خاص مصمم لقياس درجة حرارة الماء في الخزانات والينابيع ومستشعر ملوحة المياه (مقياس TDS) ، وإضافة القدرة على تخزين محفوظات القياس المقابلة في البرنامج. بعد كل شيء ، من المثير للاهتمام في بعض الأحيان قياس درجة حرارة الماء في البركة ، وأجهزة استشعار درجة الحرارة المتوفرة في الجهاز غير خاملة إلى حد ما وغير مخصصة للغوص ، على الرغم من أن الغوص غير ضار بالنسبة لهم. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إضافة مستشعر الأشعة فوق البنفسجية إلى مجموعة مستشعرات الضوء لتحديد مدى خطورة التعرض لأشعة الشمس الساطعة في ظل الحالة الحالية للغلاف الجوي.

يحتوي تصميم علبة الجهاز للإصدار الثاني أيضًا على بعض الهامش لزيادة الوزن والحجم. من خلال تقليل سماكة الجدار ، باستخدام وسادة أكثر نعومة وغطاء أنحف (على سبيل المثال ، الزجاج المقسى) ، وتقليل حجم البطارية ، يمكن جعل الهيكل أصغر قليلاً وأخف وزنًا. بشكل منفصل ، تجدر الإشارة إلى أنني تمكنت من العثور على الشاشة الانعكاسية 2.4 بوصة المنتجة حاليًا بدقة 320 × 240 بكسل. لذلك ، من المحتمل أن يتم تصنيع الإصدار الثالث من الجهاز بالكامل من المكونات المتاحة تجاريًا. ومع ذلك ، عند التبديل إلى شاشة عالية الدقة ، يجب عليك زيادة تردد ساعة المعالج بحيث لا تستغرق إعادة الرسم وقتًا طويلاً ، وزيادة حجم ذاكرة الوصول العشوائي من أجل استخدام العدد المتزايد من البكسل على الشاشة بشكل فعال ، مما يقلل من الحد الأدنى لعدد الدرجات والأمتار والدقائق لكل بكسل.لهذا السبب ، من المرجح أن يتم تجميع الإصدار الثالث من الجهاز على متحكم دقيق AVR Xmega أو STM32.

الكود المصدري للبرنامج ، والمنحنيات لطحن وتوصيل اللوحة متوفرة هنا .

Source: https://habr.com/ru/post/ar384641/

More articles:


All Articles