MĚŘENÍ RYCHLOSTI VĚTRU S PICAXE 08M2

Vágner Vlastimil

Modul umožňuje využít mikrokontrolér PICAXE 08M2 na měření rychlosti větru pro zobrazení je využit znakový LCD modul se sériovým rozhraním. K modulu je možné připojit typy anemometrů které mají na výstupu pulsy, v současné době využívám s modulem hotový anemometr URČENÝ PRO METEOSTANICE WH1080, WH1090. Je možné využít i dříve zhotovený amatérský anemometr (měřič rychlosti větru) který jsem využíval na měření rychlosti větru s PC popsaný v [1]. Článek má posloužit jako inspirace pro vlastní pokusy, v žádném případě si neklade za cíl konkurovat továrním výrobkům.

Popis základního modulu

Schéma zapojení základního modulu je na Obr.č.01 zde jsou uvedeny i hodnoty součástek modul je vyroben na univerzální vrtané destičce a propojení součástek je provedeno pomocí vodičů. Na Obr.č.01 je napájecí napětí modulu 9V (destičková baterie, síťový zdroj ), které je na modulu stabilizováno pro mikrokontrolér PICAXE 08M2 na hodnotu 5V stabilizátorem 78L05. Pro mikrokontrolér PICAXE je použita patice pro jeho snadnou výměnu, vstup z anemometru je na modulu dle Obr.č.1 připojen do bodu „A“ na rezistor který je připojen na anodu diody v optočlenu. Vstupní napětí a provozní proud led diody v optočlenu je snížen rezistorem označeném ve schématu na Obr.č.1 RX, hodnota rezistoru je vypočítána z napájecího napětí 9V a proudu v propustném směru led diody 0.003A dle Obr.č.03. Kladné impulsy (napětí) z led diody otvírá tranzistor v optočlenu který ve vodivém stavu připojuje PIN č.3 mikrokontroléru na kladné napětí tyto impulsy jsou příkazem COUNT vyhodnoceny a programově přepočítány na M/S a na KM/HOD. Poté jsou hodnoty odeslány výstupem PIN č.0 mikrokontroléru do znakového LCD modulu, vstup mikrokontroléru č.2 určený pro programování mikrokontroléru je rezistorem 22K připojený na záporný pól napájecího napětí. Napájení 9V je vhodné pokud je anemometr a modul od sebe vzdálen (každý je při provozu na jiném místě) a jsou propojeny kabelem. Pokud modul a anemometr tvoří celek je možné napájet i napětím 4.2V ze tří článků NI – CD nebo NI – MH ( 3 * 1.2V uvedené napětí 1.2V je pro nenabitý článek, nabitý článek 1.4V) nebo tří článků AAA 3 * 1.5V nebo tří článků AA 3 * 1.5V. V tomto případě se neosazuje stabilizátor 78L05 blokovací kondenzátory stabilizátoru 100nF, optočlen PC817, rezistor RX. Výstup z anemometru je připojen do bodu „A“ kde je připojen vstup PIN č.3 a rezistor 22K ze záporného napájecího napětí. Na Obr.č.02 je schéma zapojení pro programování mikrokontroléru PICAXE 08M2 modul je také vyrobený na univerzální vrtané destičce pro mikrokontrolér je osazena patice, napájecí napětí je v rozsahu 7 – 9V které je stabilizováno stabilizátorem 78L05 na napětí 5V. Na konektory na Obr.č.01 a Obr.č.02 označené JP1 jsou použity lámací konektorové kolíky přímé typ SIGP20, jako protikusy jsou použity dutinkové lišty typ BL05G. Vyrobený programátor je možné připojit k počítači PC i pomocí redukce USB/COM.

ANEMOMETR

Na měření rychlosti větru je v tomto případě použito hotového náhradního dílu anemometru určeného pro meteorologické stanice typu WH1080 a WH1090 tento náhradní díl anemometru prodává firma HADEX.CZ za 179Kč, jde o snímač rychlosti větru který je osazen jazýčkovým kontaktem který na jednu otáčku 360° dává dva impulsy (2 * sepnut jazýčkový kontakt) tento počet pulsů na jednu otáčku musí být dodržen. Stejný počet impulsů na jednu otáčku dává i anemometr vyrobený a popsaný v [1]. V případě že máme (použijeme) anemometr s jiným počtem pulsů na jednu otáčku použitý program rychlost větru V.1.bas pro PICAXE 08M2 NEBUDE UKAZOVAT SPRÁVNOU HODNOTU a je nutné si upravit použitý program, konkrétně vzorec pro výpočet na M/S a následně přepočet na KM/HOD nebo si napsat vlastní program toto je čistě individuální věc. Schéma připojení uvedeného anemometru a výpočet rezistoru k základní jednotce je na Obr.č.03, uvedený anemometr má připojovací kablík zakončený v konektoru RJ11.

OŽIVENÍ MODULU

Osazenou desku DPS přípravku omyjeme lihem připojíme napájecí napětí a na napájecích pinech patice pro PICAXE „PIN 1 (+) , PIN8 (-) pomocí DMM změříme napájecí napětí které musí být 5V. Nyní k modulu připojíme anemometr (nebo propojíme kladné napájecí napětí +9V se vstupem označeným bod „A“) na patici na PIN č.3 a na záporný pól napájení připojíme DMM přepnutý na měření napětí pokud je připojený anemometr a při otáčení lopatkami musíme při sepnutí jazýčkového kontaktu (2 x na jednu otáčku) naměřit kladné napětí, pokud máme přímo propojeno kladné napájecí napětí +9V s bodem „A“ musíme trvale opět naměřit na PINU č.3 kladné napětí. Po odzkoušení odpojíme napájecí napětí pokud je připojený anemometr tento neodpojujeme v případě že máme přímo propojeno kladné napájecí napětí s bodem „A“ toto propojení odpojíme. Do patice osadíme mikrokontrolér s nahraným programem rychlost větru V.01.bas zapneme napájení modulu a rukou roztočíme lopatky anemometru a na displeji LCD se již zobrazuje rychlost v M/S a současně v KM/HOD podle rychlosti otáčení lopatek anemometru. Další možnost odzkoušení je použít fen POZOR OFUK LOPATEK ANEMOMETRU PROVÁDÍME „POUZE KRÁTKODOBĚ!!!!!“ A Z VĚTŠÍ VZDÁLENOSTI Z FENU FOUKÁ HORKÝ VZDUCH !!!!.

Oživení modulu v případě že nemáme k dispozici žádný anemometr ani měřič rychlosti větru podle [1] použijeme jako zdroj signálu signální (tónový generátor) záporné napájecí napětí (tónového generátoru) propojíme se záporným napájecím napětím modulu, výstup signálu z (tónového generátoru) připojíme na modulu do bodu „A“. Na (tónovém generátoru) nastavíme například kmitočet 20Hz a na modulu měření rychlosti větru na displeji LCD se zobrazí hodnota M/S =10 a na KM/HOD = 36. při hodnotě 5Hz bude zobrazená hodnota na displeji LCD M/S = 2.5 a KM/HOD = 9, při hodnotě 255 bude zobrazena hodnota na displeji LCD M/S = 127.5 a KM/HOD = 459, při odpojení signálu od vstupu modulu se na LCD displeji zobrazí BEZVĚTŘÍ to samé se zobrazí pokud je při používání modulu v terénu opravdu bezvětří. Oživení modulu napájeného napětím 4.2V ze tří článků NI – CD nebo NI – MH, nebo tří článků AAA 3 * 1.5V nebo tří článků AA 3 * 1.5V je shodné pouze napájecí napětí na pinech mikrokontroléru bude shodné s použitými napájecími články. Součástky byli zakoupeny v EZK, mikrokontrolér PICAXE08M2, znakový LCD displej 2 x16 znaků se sériovým řadičem ve www.snailshop.cz