👨🏿‍⚕️ 😨 🔮 便携式远足气象站MiniBTH2 / 2M 🧑🏽 ↕️ 🙏🏻

在上一篇文章中描述了miniBTH野外气象站的创建历史和使用经验。该仪器测量并连续在屏幕上以图形形式显示当前的大气压，温度和湿度。每分钟将所有测量的参数保存到存储卡。另外，该设备具有光传感器，并且来自压力传感器的数据可以转换为大气高度。由于使用了透反射屏，即使在明亮的阳光下也可以轻松读取设备的读数，并且设备的外壳是密封的。事实证明，使用此设备的经验通常是积极的，但是在上一篇文章中已详细检查了许多缺点，主要缺点是重量过大。在本文中，我们将考虑第二个更加方便和实用的版本的创建和操作体验。注意在撰写上一篇文章时，该设备的第二版已经处于高度准备状态，因此，这里概述了克服该缺点的主要方法。

新设备设计和减轻重量

第一个MiniBTH气象站被设计为独立设备，主要设计用于远足。这就是为什么将仪器箱密封的原因，使用了透反射屏，并计算了一个多月的电池容量。我认为第一个版本的主要缺点是很重，所以我决定使第二个版本尽可能紧凑和轻便。为此，您需要将设备的板子分隔成最小的尺寸：比屏幕大一点，并使外壳尽可能薄且简单。电子和软件部分将在后面讨论，但现在我们转向第二版设备的外壳设计。减小案件规模的主要思路如下：

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结果，可以使提出的想法相互协调，并由以下设计的capralon制成一个相当紧凑的外壳：

传感器单元应该是可拆卸的，并用两个螺钉固定到外壳上，并且传感器单元和外壳对接的紧密性通过环形垫圈得以保证，电线可以穿过该垫圈。该组传感器的使用与该设备的第一个版本相同-压力传感器MS5803和湿度传感器sht21。传感器单元本身用来自两个Capralon帽的密封胶粘合。在它们之间是一块板上，上面装有传感器。该板由0.75mm的玻璃纤维制成。在组装单元期间，为了保护湿度传感器免受密封胶释放的蒸汽的影响，其窗口用Kapton胶带密封（如文档中所建议）。

传感器单元的设计考虑了在设备的第一个版本的操作过程中发现的缺点。湿度传感器没有用网罩SF2盖住，而只是放在设备的凹槽中。这解决了使盖子弄湿的问题，该问题导致湿度读数长时间“粘”在最大标记处，同时，凹槽在主体的侧面朝身体的位置消除了外部物体对盖子的损坏。在2M型设备的传感器块上提供了一个额外的突起，以保护湿度传感器不受长而细的物体的损坏。在设备的设计阶段，还解决了保护压力传感器MS5803免受阳光直射的问题。传感器的敏感部分覆盖有黑色聚苯乙烯制成的盖子，该盖子粘在外壳的凹槽中。由于传感器也对背面的照明敏感，因此金属化会留在相对侧安装位置的板上。

空气通过仪器外壳和传感器块之间的细（0.5mm）通道进入压力传感器。请注意，在选择这种传感器模块设计时，存在以下担忧：在雨水中，水会流入传感器模块和设备主体之间的细小间隙，并完全阻塞直接通向压力传感器的空气通道，这将由于以下原因导致压力读数出现系统误差：水的表面张力。在雨中和淋浴中对设备的测试表明，由于capralon的不润湿性，在通道厚度为0.5 mm时不会发生泄漏。更彻底的实验表明，如果倾斜安装传感器块，从而减小通道厚度，直到传感器块的边缘接触外壳，水可能会泄漏到仪器的外壳上，并导致压力读数降低约0.7毫米汞柱。如果传感器单元安装均匀，则水不会泄漏。

乍一看，外部变化不大，但是在设计中必须采用许多新的技术解决方案。一方面，减少夹紧螺钉的数量并增加它们之间的距离需要更硬的夹紧框架和/或较软的垫圈，以确保垫圈沿其整个长度压缩。另一方面，出于方便使用该装置的原因，决定将夹持框架制成塑料，相反，这将降低其刚性。解决此矛盾的一种可能方法是使用较软的橡胶垫。此选项比尝试以将刚性金属插件或弹性元件引入夹持框架的结构中使用“拐杖”并使用来自录音机的相同硬磁带作为密封更为合理。
在互联网上短暂搜索后，找到了一种解决方案，该解决方案是如何自己制作橡胶垫圈。有特殊的两组分有机硅，用于制造模具和垫片。使用这些有机硅的技术简要介绍如下：必须将两种液体成分混合在一起，然后将它们倒入模具中几分钟，然后等待组合物变硬。硬化后，获得了非常柔软而柔软的硅橡胶，该硅橡胶容易从其固化形式中分离出来。这些有机硅的生产线来自不同的制造商，它们之间的区别在于所用的硬化剂催化剂的类型以及所得橡胶的物理机械和化学性质。所有有机硅的断裂伸长率均等于数百％，相对柔软，可以在高达200摄氏度的温度下工作，并且具有相对耐化学性。具有铂催化剂的有机硅在化学上更稳定并且具有食品耐受性。这种有机硅的典型应用之一是制造用石膏，水泥，肥皂甚至巧克力铸造的模具。第二个典型应用是垫圈的制造。

关于硅橡胶垫片的制造

在他的城市，他找到了一家供应商，该供应商提供了全系列的有机硅和Sk-76x锡催化剂，以及Sk-790铂有机硅。为了进行实验，我购买了两套-Sk-790铂催化剂硅树脂和Sk-762最柔软的硅树脂，并着手进行铸造实验。

就我而言，制作铸模不是问题，我只是在一块聚丙烯酸甲酯中铣出所需形状的凹槽。首先，应该将有机硅倒入模具中，并用第二块有机玻璃平板将其覆盖在上面，然后挤出多余的有机硅。但是，事实证明一切都不是那么简单，因此我对技术进行了少许更改。浇铸硅树脂的主要问题是气泡。它们在混合起始组分时和在将组合物倒入模具中时均形成。制造商推荐的一种控制气泡的方法是在浇铸前将准备浇铸的有机硅在真空中放置几分钟。在真空中，所有气泡都会膨胀并破裂，所有的空气都会从其中排出。从表面上看，它隐约让人想起失控的牛奶。消除泡沫如果在浇注过程中产生沉淀，则可以在浇注后对组合物发誓。但是，我决定不对拥有真空室的同事施加压力，而是寻找一种更容易的方法来制造无气泡铸件。事实证明并不是那么困难，因为在混合和浇注过程中形成的所有气泡都很大。显然，有机硅的粘度可防止在空气捕获过程中或通过粉碎大气泡而形成小气泡。因此，用眼睛可以清楚地看到气泡，甚至可以漂浮几毫米直到硅酮硬化。因此，浇注技术应如下：沿模具的凹槽中多余的硅树脂进行涂敷，几分钟后，用金属刮铲去除多余的硅树脂以及所有气泡。如果气泡附着在模具壁上，可以使用相同的肩骨将其移除。由于表面张力和重力的作用，填充物的上表面变得光滑。最主要的是从模具顶部均匀去除多余的硅树脂。但是，如果您用盖子盖住铸件，则存在很大的将气泡吹入模具的风险。

因此，解决了制造任何形状的垫片的问题，这使得可以为前盖选择任何方便的设计选项。另一个难题是盖子透明部分的材料选择。我可以使用两种类型的透明材料。一种是粘性和挠性聚碳酸酯，但是它对机械应力的抵抗力不是很强，也不是很透明，但是具有蓝色的色调。第二种是透明但易碎的聚丙烯酸甲酯。尽管在第一个版本的设备中使用了聚碳酸酯，但在第二个版本中，我还是决定使用聚丙烯酸甲酯。一方面，它更加透明，从而在明亮的散射光下提高了屏幕的可读性；另一方面，它在光传感器的读数中引入了更少的偏差。此外，在类似的操作条件下，刮擦较少。为了减少正面撞击过程中丙烯酸酯破裂的可能性并改善设备的外观，将透明盖加厚（5毫米），并将压力框架安装在特殊的铣制壁架上。这种设计的顶盖非常坚固，既可以与柔软的硅胶垫片Sk-762一起使用，也可以与Sk-790的较硬垫片一起使用。最后，我决定选择有机硅790，因为它带有铂催化剂并且在化学上更具惰性。可以与Sk-762软硅胶垫片一起使用，也可以与Sk-790较硬的硅胶垫片一起使用。最后，我决定选择有机硅790，因为它带有铂催化剂并且在化学上更具惰性。可以与Sk-762软硅胶垫片一起使用，也可以与Sk-790较硬的硅胶垫片一起使用。最后，我决定选择有机硅790，因为它带有铂催化剂并且在化学上更具惰性。

铸造任何形状的垫片的能力使得可以为快速访问SD制作一个舱口，这在该设备的2M版本中实现。最终，组装和制造版本2的设备时，制造舱口的想法很晚就形成了。创建舱口取决于三个问题-如何密封，放置位置以及如何修复。第一个问题是通过将垫圈制成所需的形状来解决的。第二个问题也得到解决，因为在底侧的凹槽中有一个自由的地方，在这里可以方便地隐藏向外突出的盖子。我认为以最简单的方式解决了第三个问题-舱口是用螺钉固定的。一方面，没有钥匙就不会打开，但是碰巧也不会打开。在串行密封的小配件上，盖子通常也用螺钉固定。

舱口本身位于主体的下部，并且是椭圆形的通孔，在截面上带有T形台阶，垫圈被压在上面。在外面，用一个平盖压紧垫圈，用两个M3x5螺丝将其固定到外壳上。壳体的底壁的厚度为5mm，台阶的深度为2mm，未压缩的垫圈的厚度为2.5mm，并且盖的厚度为2mm。螺钉无法拧入的孔中，它们向主体内凹入了3.9毫米，其中的螺纹几乎被切成整个深度。在我可以使用的CNC机床上无法进行螺纹加工，因此使用三个特别尖锐的丝锥和螺丝刀进行了螺纹加工。

通过浸入水中12小时来测试成品外壳的密封性。滤纸用于检测可能的泄漏。外壳是气密的。为防止低温下机壳内的水凝结，将一块装有硅胶的布袋放在电池附近的自由空间中。测试和进一步的操作表明，外壳中没有形成冷凝水。

关于电子零件的开发

就所使用的解决方案而言，设备第二版本的电子部分与第一版本非常相似。以8 MHz频率运行的ATmega1284p微控制器用作主处理器。

所有DS1337传感器和实时时钟都通过I2C总线连接到它。频率为1 Hz的附加信号连接到处理器微控制器的单独输入。这使您可以在主时钟停止的情况下使用睡眠模式，以提高能源效率。使用带有外部钥匙的max1879控制器为电池充电，但现在它已通过压力接头直接连接到充电器。为了指示充电电流，在运算放大器TS321上引入了一个电流测量电路，该电路与该设备的第一个版本中使用的电路完全相似。屏幕和SD卡通过同一条SPI总线连接到控制器，但是现在该电路提供了在不使用SD卡时关闭其电源的功能。相位检测器上的触摸按钮类似于设备第一版中使用的按钮。

触摸按钮的面板位于设备的侧面板上，并在其上方进行铣削，以方便盲目搜索。仍然有三个按钮，上面的一个按钮通常称为“输入”，中间的一个按钮是“-”，下面的一个按钮是“ +”。该设备的几乎所有细节都可以放在边缘为圆形的59x41mm板上。仅保护性压迫器和L2-L3线圈直接安装在螺钉上-密封入口。

光传感器放置在位于显示器上方的单独的薄板上。选择板子的尺寸，以便在组装时，显示屏几乎覆盖板子的整个正面。

为了使该设备具有更美观的外观，制作了装饰性覆盖层，覆盖除显示屏和光传感器的工作部分以外的所有内容。

关于设备界面和软件开发

首先，值得注意的是该设备的第二版草案已从Arduino转移到AVR Studio。之所以这样做，是因为除了通过引导加载程序和UART进行快速固件更新之外，Arduino并没有真正的好处，但是看门狗，省电和一些小问题仍然存在。由于ATmega1284p上没有标准的Arduino平台，使情况更加恶化，因此可以选择-完成Arduino IDE和引导加载程序，或者将项目转移到AVR Studio。为了不干扰使用的SDFATlib库的工作，我在项目中保留了arduino核心中与初始化有关的部分，使用计时器和输入/输出线。但是，我必须对SDFATlib库进行更改，这是由于使用SD卡断开电路时SCK信号的极性发生了变化。顺便说一下，SDFATlib既可以使用从arduino继承的SPI库，也可以使用它自己的库。在我的项目中，SDFATlib被配置为通过自己的AVR库与SPI配合使用（顺便说一下，这是它的标准配置，尽管可以通过Arduino库工作）。

该设备的第二个版本之间的重要区别是节能。由于所包含的彩色屏幕在活动模式下消耗约3mA电流，因此节能的主要方法是在设备不活动一段时间后将屏幕置于睡眠模式。屏幕由相同的“启动”按钮组合打开，该按钮组合用于在设备的第一个版本中打开背光-通过按住极限按钮并释放平均值。

当屏幕打开时，以大约200ms的主周期的周期询问传感器和触摸按钮，并询问相同的周期，并更新一些显示元素，例如按钮的状态和时间。来自传感器的显示信息将以两倍长的时间更新，大约每400毫秒更新一次。在我看来，此时间段是最佳的，因为更新时间越短，更改数字的读取就越不方便，而更新时间越长，读取的延迟就越明显。专门选择所有传感器的询问频率是显示刷新率的两倍，因为依次从压力和湿度传感器中读取两个测量参数：在一个询问期间，温度，在下一个询问期间-压力或湿度。主周期的所有“空闲”时间，处理器均处于ADC降噪模式，测量电池电流。结果，当屏幕打开时，设备消耗约6mA的电流。

当屏幕关闭时，不需要更新显示，因此，传感器和按钮的轮询频率降低了，每500ms一次，并且处理器将其所有空闲时间都花在掉电模式下。通过中断实时时钟的引脚更改中断来退出掉电模式。在这种情况下，无论屏幕模式如何，所有传感器的平均数据每分钟记录一次在存储卡上。为了降低能耗，在使用前立即通过PRR寄存器打开微控制器的整个外围设备，并在使用后将其关闭。屏幕关闭时设备消耗的电流平均约为250μA，其中约100μA在掉电模式下流向屏幕，其余电流主要在微控制器上。在这种情况下，降低轮询传感器的频率实际上并不会减少电流消耗，因为在触摸按钮的轮询过程中消耗了很大一部分能量。值得注意的是，所使用的时钟类型也会影响功耗。因此，当使用内置RC振荡器为微控制器提供时钟时，屏外模式下的电流消耗比使用外部石英时要少。显然，这是由于RC振荡器的启动更快且耗散电容较小。因此，由于在此版本的设备中对微控制器时钟频率的稳定性没有特殊要求，因此在该设备的最终版本中，内置的RC振荡器用作时钟发生器（尽管板上有放置石英的地方）。所使用的时钟类型也会影响功耗。因此，当使用内置RC振荡器为微控制器提供时钟时，屏外模式下的电流消耗比使用外部石英时要少。显然，这是由于RC振荡器的启动更快且耗散电容较小。因此，由于在此版本的设备中对微控制器时钟频率的稳定性没有特殊要求，因此在该设备的最终版本中，内置的RC振荡器用作时钟发生器（尽管板上有放置石英的地方）。所使用的时钟类型也会影响功耗。因此，当使用内置RC振荡器为微控制器提供时钟时，屏外模式下的电流消耗比使用外部石英时要少。显然，这是由于RC振荡器的启动更快且耗散电容较小。因此，由于在此版本的设备中对微控制器时钟频率的稳定性没有特殊要求，因此在该设备的最终版本中，内置的RC振荡器用作时钟发生器（尽管板上有放置石英的地方）。这是由于RC振荡器的启动更快且耗散电容较小。因此，由于在此版本的设备中对微控制器时钟频率的稳定性没有特殊要求，因此在该设备的最终版本中，内置的RC振荡器用作时钟发生器（尽管板上有放置石英的地方）。这是由于RC振荡器的启动更快且耗散电容较小。因此，由于在此版本的设备中对微控制器时钟频率的稳定性没有特殊要求，因此在该设备的最终版本中，内置的RC振荡器用作时钟发生器（尽管板上有放置石英的地方）。

重要的更改影响了信息的显示模式，考虑了使用该设备的第一个版本时发现的所有缺点，并在程序中进行了相应的更改。现在有4种不同的数据显示模式（显示模式是指主屏幕的外观），它们之间的切换是通过输入按钮完成的。

第一屏它用于以图表的形式显示天气数据的变化历史，以及传感器的当前读数，日期和时间。乍一看，自设备的第一个版本以来，这里似乎几乎没有任何变化，但实际上没有变化。现在，该设备每两分钟会记住一次温度，湿度和压力，并将最近4天的数据存储在RAM中-总共2880个读数。所有这些数据都可以在不同的时间范围内查看。默认情况下，最新数据显示在屏幕上，但是，按住“-”按钮可以切换到倒带模式，然后使用“ +”和“-”按钮沿时间轴来回移动。按下“输入”按钮退出后退模式。通过“ +”按钮可以按时切换刻度。最终的固件版本提供4个时标：

2/ (3.2 ).
6/ (9.6 ).
10/ (16 ).
30/ (48 ).

原则上，任何其他2分钟倍数的比例选项也是可能的。现在，在构建图形时，可以对气象数据进行各种解释。压力可以直接显示，也可以转换为相对于具有给定参考压力的点的大气高度。在第一种情况下，正确的刻度以毫米汞柱为单位，在第二种情况下，以米为刻度。湿度也可以直接显示（蓝色填充）或重新计算到露点，然后除显示温度曲线外，还显示露点曲线（覆盆子）。压力和湿度的显示模式在第二个屏幕上切换。

第二屏与第一个版本一样，保留用于显示有关设备和传感器当前状态的所有信息。此处显示的参数包括电池电压，充电电流，主传感器的电流读数，零高度压力，时间，日期。最后一行显示了最后一次尝试写入SD卡的结果，以及在图表上解释气象数据的当前版本。在此屏幕上，使用“ +”和“-”按钮可以切换天气数据的解释，然后按启动顺序进入时钟设置模式。对于SD卡，显示最后一次通话的结果。如果记录成功，则显示上次访问期间记录的字节数；如果发生错误，则显示“ Err”，如果卡不在读卡器中，则显示“-”。

第三屏设计用于设置气压高度计的参考压力。第一行显示当前参考压力和相应的气压高度。当前的大气压如下所示。下表是参考压力的历史记录以及安装日期和时间，最后一行显示日期和时间。使用“ +”和“-”按钮更改参考压力，并且如果在切换到下一个屏幕时设置的当前参考压力不同于上一个历史值，则会自动将参考压力添加到历史记录表中。

第四屏用于详细显示max44008 RGB光传感器提供的数据。前五行以数字和图形形式显示通道的当前照度，然后是估计的色坐标和入射光的色温。然后是一行，其中有两个读数。左边的数字表示电流传感器max44008，右边的数字表示max44009。最后四行与第一个屏幕的行完全一致。

背光操作与设备的第一个版本相比，此屏幕略有变化，因为屏幕的操作模式已更改。仍然可以通过启动按钮组合来打开背光灯（如屏幕），并且如果在打开屏幕时照明小于100 lux，则背光灯会随着屏幕打开。在接通电源时，将背光关闭计时器设置为40秒。在背光灯亮的情况下，任何按此按钮都会将睡眠定时器至少设置为12秒。在打开背光灯之前，会记住所有光传感器的读数，并且在背光灯燃烧约7秒钟的初始期间，所有屏幕上都会显示存储的光传感器读数，而显示文本的背景会从白色变为绿色。得益于读数的存储，该设备可以显示低照度，而其自身的屏幕不会因传感器的照度而失真。在除第二个屏幕上的所有屏幕上，在背光打开时按启动组合会导致背光关闭，在第二个屏幕上，此组合会打开时钟设置模式。

,特别是关于max44008，值得单独讨论。在2M仪器的版本中添加了此传感器，以扩大在弱光区域中气象站照度计的操作范围。从该设备的第一个版本继承的max44009传感器的最大灵敏度为45毫勒/计数，这足以测量黄昏时的照度，但不足以测量月光和无月的夜晚的照度。当然，照度的测量不是我气象站的主要任务，但是由于设备中装有测光仪，有时您在旅行时必须在晚上移动，所以我想拥有一个可以显示夜晚黑夜的工具。因此，选择了最敏感的传感器，与max44009早期版本中使用的传感器相似。该传感器具有六个用于测量不同范围内照明度的通道和一个用于测量温度的通道。我们的设备中已经有足够的温度传感器，因此该设备仅轮询六个光学通道-可见（Clear），红色（Red），绿色（Green），蓝色（Blue），红外（IR）和补偿（IRcomp）。前五个通道用于测量光谱不同部分的照度，第六个通道用于补偿可见通道的红外照度。只能一次从所有通道设置增益（基本上是灵敏度）和信号累积时间（也会影响测量的灵敏度和准确度）等参数，并且只能从外部进行。没有提供通过传感器本身自动选择这些参数的功能，并且与max44009不同，灵敏度必须从程序中进行调整。根据传感器的文档，提供的初始值可以转换为单位面积的光通量（单位为毫瓦/平方厘米）。此处还显示了用于将输出转换为用于白炽灯和荧光灯等光源的套件的曲线（实际上是直线）。我使用散射的阳光，荧光灯，LED灯发出的光，对max44009和新的max44008的读数进行了比较，并对读数进行了平均。结果，我得到了相似的换算系数值。结果，在最灵敏的范围内，max44008的灵敏度约为每个读数1.4毫克，这比max44009好半个数量级。通过线性拼接来自低灵敏度max44009和敏感max44008的5-10 lux范围内的数据，形成测光计读数的最终值。根据文档进行色坐标和色温的计算，只是因为有这种可能性。

单独的研究值得探讨光传感器的精度以及红外照明对读数可靠性的影响。问题的根源在于，max4400x传感器（以及许多其他光电二极管和集成传感器，照相机和摄像机的矩阵以及其他设备）的光敏元件是基于硅制成的。由于其物理性质，这种光敏元件记录来自长波长的电磁辐射，该波长短于由带隙确定的特定极限。对于硅，该最终波长约为1100nm。同时，人眼对波长超过800 nm的电磁辐射完全不敏感。因此，波长大于800 nm（通常为800-1400 nm）的辐射称为近红外。在加热物体（例如白炽灯，弧光灯或太阳）的发射光谱中有很多这样的辐射。并且，在白色LED和荧光灯的光谱中实际上不存在这种辐射。通常，光敏元件在顶部涂有特殊的滤光片，使它们的灵敏度曲线更接近特定应用的要求。这种滤光片可以将近红外辐射衰减几个数量级，但不能完全将其截止。同时，仍然存在与以下事实有关的问题：人眼根本看不到近红外范围，并且应该测量可见光流的设备至少要记录一点。有几种方法可以解决此问题。因此，在数码相机或摄像机中，在矩阵的前面放置了一个特殊的多层滤光片，可以将近红外辐射衰减大约3个数量级。 max4400x传感器使用不同的解决方案-使用附加的“补偿”通道。传感器中安装了几个带有不同滤光片的光电二极管，在近红外范围内的透射率大致相同，可见范围内的总照明度被确定为来自两个光电二极管的测量值之差。在我们的情况下，max44009传感器自动执行补偿，而max44008传感器仅给出测量通道的数据，用户必须自己通过相互减去读取值来执行补偿。在近红外范围内具有几乎相同的透射率，并且在可见范围内得到的照明被确定为来自两个光电二极管的测量值之差。在我们的情况下，max44009传感器自动执行补偿，而max44008传感器仅给出测量通道的数据，用户必须通过相互减去读取值来进行补偿。在近红外范围内具有几乎相同的透射率，并且在可见范围内的总照明度被确定为来自两个光电二极管的测量值之差。在我们的情况下，max44009传感器自动执行补偿，而max44008传感器仅给出测量通道的数据，用户必须通过相互减去读取值来进行补偿。

为了检查IR补偿是否足够，我进行了几个简单的实验。首先是研究波长为880 nm的IR LED的IR照明对两个传感器的读数的影响。在打开和关闭红外辐射源且光照条件不变的情况下比较通道读数。实验表明，红外补偿在max44008传感器的畅通通道中效果最好。当红外照明在强度上超过可见光的强度大约一个数量级时，补偿后的透明通道的误差不超过10％，并且在这种照明下max44009传感器给出的读数被低估了（存在过度补偿）。但是，在红外照明下，RGB传感器的颜色通道的读数开始在不同的方向“浮动”。在该传感器的操作中发现了另一个奇怪的地方-在ircomp通道中将PGA增益从16切换到256时，实际测量值会跳跃。

第二个实验是使用已知色温的各种来源检查色温测量的正确性。鉴于我没有准确的色度计进行验证，因此我可以得出结论，max44008对于诸如LED和荧光灯之类的光源显示出或多或少的足够结果，但是，对于在全光和低辉光下都燃烧的白炽灯的测量结果是绝对的由于红外照明而变得不可靠。值得一提的是，当使用预热灯作为红外辐射源时，max44009传感器的过度补偿仍然很明显。
值得一提的是max44008传感器的另一个缺点-暗电流。因此，在绝对黑暗中低于15摄氏度的温度下，max44008的传感器读数为零，但是，随着温度的升高，暗电流会急剧增加。在18度的温度下，它是1个计数，在20度的温度下已经是2个计数，在30度的温度下，已经是7个计数。可以对传感器进行校准以对暗电流进行热补偿，但是我没有处理这个问题，因为只有当我分析了从卡累利阿旅行的数据记录时才检测到暗电流显着增加，更确切地说，当设备装在袋子和压力袋中时，才检测到一部分暗电流。

关于给电池充电。从该图可以看出，一个单独的max1879控制器管理电池充电，处理器和在其上执行的程序只能测量电池上的电压和通过相应电路的充电电流。但是，已经采取了多种措施，即使电池已完全就位，设备也可以正常充电并开启。现在，该项目使用看门狗，并且保险丝WDTON闪烁，从而确保在重置控制器时自动启动看门狗。掉电阈值设置为1.8V，时钟源为内置RC振荡器，并且保险丝CKDIV8也闪烁。为了使包含的看门狗不会引起周期性重启，请使用__attribute __（（section（“。Init3”））），将四秒内看门狗复位内置在控制器的初始化中。得益于已安装的CKDIV8，控制器以1 MHz的频率启动，在1.8V以上的电压下可能会启动。主控制器初始化后，检查电池上的电压。如果小于设定的阈值（2.7v），则会在屏幕上显示有关电池放电和电池电压值的消息，然后控制器等待约500ms，关闭屏幕并关闭电源，直到看门狗复位为止。如果电压高于阈值，程序将通过CLKPR寄存器将时钟频率切换为8 MHz，并在正常模式下初始化。作为额外的预防措施，仅当电池上的电压高于在3.2V时选择的某个阈值时，才记录到microSD卡。结果，即使电池深度放电，该设备仍可以正常模式继续运行。由于卡上的记录被阻止，因此可以排除记录期间的卡故障。如果在深度放电期间电压下降太多以致于处理器死机（经验表明，这种情况发生在约2.3V的电压下），则看门狗将被重置，并且设备将进入无休止的循环，包括重启和短期指示“电池电量低”。如果放电更深，设备将通过BOD关闭。连接充电时，一切都以相反的顺序进行。 max1879控制器以8mA的低电流为深度放电的电池充电。当电池电压超过大约2V时，微控制器将通过BOD复位，并显示“电池电量低”消息，该消息每4秒闪烁一次。在这种情况下，平均电流消耗不超过1 mA，并且充电将继续。当电池电压达到2.5V时，将会过渡到充满电流的充电状态，并且在2.7V时，设备会正常开启。我认为，这种解决方案在电池深度放电以及深度放电稳定退出时提供了更好的性能和指示。但是，如果将BOD阈值设置为2.7V，则在不利情况下（最大BOD阈值太接近稳定器的最小输出电压）可能会导致误报。在不利的情况下（最大阈值BOD太接近稳定器的最小输出电压），可能会导致意外的误报警。在不利的情况下（最大阈值BOD太接近稳定器的最小输出电压），可能会导致意外的误报警。

闪烁的字母“ LB”形式的低电量电池的标准指示的跳闸阈值为3.65V，大约相当于剩余电池电量的20％，也就是说，该设备在打开需要充电的指示后可以工作约一个月。因此，如果至少有时要看一下设备的读数，就很难错过需要给设备充电的时刻。因此，我决定不需要更烦人的电池放电指示。连接到max1879的充电指示灯LED位于屏幕另一侧的板上，因此充电时设备从内部发出绿色的光。

为了给设备充电，请在设备下方有一个凹槽和两个触点组，以使其具有特殊的支架。支架配有用于连接电流源的microUSB连接器。支架内部没有电子电路，只有电线和可复位保险丝。对于专心的读者而言，选择max1879芯片作为充电控制器似乎有些荒谬，因为从USB兼容电流源中选择充电方案后，使用内置电流限制的控制器会更加合乎逻辑。但是，所选电路是可靠的，不怕电源输出电压的稳定性差，并且鉴于缺乏自动调节最大允许电流的考虑，其唯一的缺点实际上是不能与USB标准完全兼容。但是，这种方案在使用网络适配器时提供了更快的充电速度。

仪器操作经验

春天，已经准备好第二版的副本，我在多山的克里米亚徒步旅行。在夏天，沿着白海和Kovdozer远足时，我采用了下一个2M版本。和以前一样，当我驾驶皮划艇时，我将设备放在我面前的皮划艇身上，在克里米亚半岛旅行期间，我将设备戴在脖子上，在停靠点，公园和日子里，我将设备挂在树荫下的树荫下，被风吹到的地方。

与第一个版本一样，该设备感觉就像是一个附加的感觉器官，与第一个版本相比，它的使用变得更加方便。重量约为128克（与第一版的330克相比），实际上在脖子上没有感觉到该设备。在我看来，该设备的外观与第一个版本相比更加准确。由于侧面的位置以及表壳附近没有金属部件，第二种版本上的触摸按钮更为方便，尽管鉴于调查并不那么迅速，但并不是每个人都可以第一次使用它们。需要打开屏幕以查看设备的读数不会造成任何不便。即使在完全黑暗的环境中触摸也很容易打开屏幕。事实证明，显示第二版设备上使用的图表的方法具有不同的比例和向后滚动，这非常实用，轻松分析最近几天的天气或概况。

当走路时，尤其是在山上时，使用图表上的压力显示作为气压高度非常方便。该图显示了行进路径的轮廓。一方面，这样的时间表可以轻松评估已走过的小路的崎easy程度，对于穿过森林的克里米亚山脉小径尤其如此。

另一方面，根据时间表，很容易看到您自己的上下运动速度（实际上是在陡坡上），并估计在已知差异的区域中，运动结束之前还剩下多少。在海上或湖泊的水上旅行中，当海拔高度恒定时，将压力显示为压力会更方便。压力趋势可以用来判断接下来两天的天气。在山区，跟踪压力趋势更加困难，只有在停止期间才能在图形上看到它们。

而且，正如前一篇文章中已经提到的，与在大气层中发生的典型过程相比，在山区甚至在崎hill不平的地形上的自身移动导致压力变化明显更快。因此，大气压高度图中的日常误差通常很小，此外，通过推断停车过程中的压力变化，很容易从视觉上对其进行评估。

温度和压力图也很有趣，但是它们的实际意义不是很明显。它们使您能够确定天气趋势，选择合适的衣服并评估尝试使设备干燥的前景。与第一个版本一样，温度测量也具有一些功能。因此，阳光入射到设备上会导致明显的发热和温度测量错误。另外，空气（和设备）的温度受周围物体温度和辐射热的影响。因此，即使在阴天，放置在陆地上方阴影中的设备的温度也要比放置在水面上的独木舟的身体低几度。显然，这是由于皮划艇和皮艇上方的空气被散射光和红外辐射加热所致。为了研究这种情况，我什至进行了以下实验。众所周知，气流可用于加速热传递。在平静的天气下组织吹温度计的最简单方法是将其绕在一根绳子上。在阴天阴暗处将设备移到陆地上时，我确信气流不会影响读数。因此，读数在阴影中，因此与空气温度相对应。毕竟，如果设备的温度与空气的温度不同，例如由于辐射加热，传热的增强将导致平衡条件的变化和读数的向下变化。如果将设备放在水面上，则温度读数会小于设备在皮划艇上的温度，即使有小风也能观察到效果。由此可以得出结论，皮艇对设备的加热非常重要，并且可能从其他照明的下表面。

值得一提的是显示露点的可能性。露点温度是绝对空气湿度（每单位体积的水蒸气质量）的函数，可让您判断大气中的水含量。如果吸入一定量的空气并加热，则温度将升高，相对湿度将下降，露点温度将保持不变。因此，由于传感器始终与周围的空气薄层保持平衡，因此，如果传感器（或整个设备）受热，则显示的温度将升高，显示的湿度将下降，并且显示的露点温度将不会发生变化。实际上，一切都有些复杂，因为测量温度（尤其是湿度）的误差和离散性会严重影响露点的计算精度。但是，我们可以说计算出的露点而不是相对湿度是有关大气中水量的信息，并且不受与太阳加热设备有关的温度测量误差的影响。通常，露点温度变化非常缓慢，在空气温度下，其每日波动相对于10-15可以低至2-5度。在夏季，露点升高约20度，这预示着雷暴的形成。

现在已配备两个传感器的光度计，使您可以在各种条件下测量照明并获得可靠的测量结果：无论是在晴天，在无月的夜晚，甚至在非常黑暗的房间。他的证词使我们能够判断天空中云层的厚度或黄昏的深度。没有提供在仪器中构造照度图的可能性，因为读数不仅强烈取决于照度，而且还取决于周围物体的空间位置以及仪器本身，因此很难从此类图提取信息。由于存在两个传感器，其中一个是带有IR通道的RGB，因此测光计可提供有关照明，色温和红外辐射水平的大量信息。不过，我认为在评估室内照明时，此功能比远足更有用。

总而言之，我们注意到第二个设备比第一个更方便实用。该表壳即使在低温下也相当轻巧，紧凑且触感舒适。一次电池充电的工作时间足以应付任何行程。这些图形可以在最近四天内轻松缩放和翻转，足以分析天气和/或所走的轨迹，而我认为该设备的功能就足够了。可以轻松取出SD卡以复制数据。

如果对设备第一版的操作体验的描述以缺点列表结尾，则在此我将不列出此类列表，因为我认为该设备没有明显的缺点。当然，总是有构建功能的想法，但是在操作过程中，我没有任何功能不足的感觉。因此，我将进一步考虑该项目开发的可能选择。

开发仪器的一种可能方法是向仪器软件添加新功能。您可以在此处提供以下区域：

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SD .
( ) , .
RGB SD .

另外，对于将来开发一套传感器有一些想法。例如，您可以添加一个专门用于测量水库和泉水温度的传感器，一个水盐度传感器（TDS仪表），并可以在软件中存储相应的测量历史记录。毕竟，有时候测量池塘中的水温是很有趣的，尽管潜水对他们无害，但该设备中可用的温度传感器有些惯性并且不适合潜水。另外，可以将紫外线传感器添加到这组光传感器中，以确定在大气当前状态下在明亮的阳光下有多危险。

第二版本的设备外壳的设计还具有一些余量，可以进一步减轻重量和减小尺寸。通过减小壁厚，使用更软的垫子和更薄的盖子（例如，钢化玻璃），减小电池的尺寸，可以使外壳变得更小，更轻。另外，值得一提的是，我设法找到了目前生产的分辨率为320x240像素的2.4英寸透反屏。因此，该设备的第三个版本可能完全由市售组件制成。但是，切换到高分辨率屏幕时，应增加处理器时钟频率，以便重绘不会花费太多时间，并增加RAM以有效使用屏幕上增加的像素数，从而减少每像素的最小度数，米数和分钟数。因此，该设备的第三个版本可能会装配在AVR Xmega或STM32微控制器上。

程序的源代码，铣削和接线板的曲线可在此处获得。

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