PC A PICAXE IV
Vágner Vlastimil
Modul
umožňuje využít mikroprocesor PICAXE 08M2 na měření rychlosti větru pro vyhodnocení
a zobrazení rychlosti větru je využit počítač PC. Modul se připojuje
k počítači na sériový port COM nebo pomocí redukce USB/COM, k modulu
je možné využít dva typy snímačů rychlosti větru jeden přípravek varianta č.1
využívá hotový měřič rychlosti větru, druhý měřič varianta č.2 využívá
amatérsky zhotovený měřič rychlosti větru. Článek má posloužit jako inspirace
pro vlastní pokusy, v žádném případě si neklade za cíl konkurovat továrním
výrobkům. Místo počítače PC jako vyhodnocovací jednotky je možné použít
s mikroprocesorem PICAXE znakový modul LCD a napsat si k němu vlastní
program.
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. Napájecí napětí 9V (destičková baterie, síťový zdroj ) současně
napájí i obě varianty elektroniky vývod
je na schématu označen „nap. snímače anemometru“ současně je napětí 9V na
modulu stabilizováno na hodnotu 5V stabilizátorem 78L05 pro mikroprocesor
PICAXE 08M2 je použita patice pro jeho snadnou výměnu, vstup z přípravku
varianty č.1 nebo varianty č.2 je připojen na anodu diody v optočlenu.
Vstupní napětí a provozní proud led diody v optočlenu je snížen rezistorem označeném
ve schématu přípravku varianty č.1 RX, hodnota rezistoru je pro variantu č.1
vypočítána z napájecího napětí 9V a proudu v propustném směru led
diody 0.003A a pro variantu č.2 z napájecího
napětí 6.2V a proudu v propustném směru led diody 0.003 A. Rezistor RX je
umístěn vždy u každé varianty snímačů z důvodu snadné záměny používání
přípravku varianty č.1 nebo varianty č.2 se základním modulem. Kladné impulsy
z led diody otvírají tranzistor v optočlenu který ve vodivém stavu
připojuje PIN č.4 mikroprocesoru na kladné napětí tyto impulsy jsou programově
vyhodnoceny a výstupem PIN č.0 mikroprocesoru odesílány do počítače kde je
proveden výpočet a hodnota zobrazena na monitoru počítače. Vstup mikroprocesoru
č.2 je určený pro programování mikroprocesoru tento vstup je rezistorem 22K
připojený na JUMPER JP1 a rezistorem 10K je dále připojený na záporný pól
napájecího napětí. Při programování jsou na jumperu JP1 propojeny piny č.1 a
č.2, což umožňuje naprogramovat mikroprocesor, po naprogramování se na jumperu JP1 propojí piny č.2 a č.3, odpojení
programovacího vstupu mikroprocesoru č.2 po naprogramování od výstupu TXD
počítače je nutno provést jinak mikroprocesor nepracuje správně a jsou měřeny
špatné hodnoty. Data jsou do počítače posílána vstupem RXD jde o
klasickou komunikaci RS232.
Popis přípravku varianta č.1
Na
měření rychlosti větru je v tomto případě použito hotového náhradního dílu
anemometru určeného pro meteorologické stanice typu WH1080 a WH1090 které
prodává firma HADEX.CZ za 149Kč, jde o snímač rychlosti větru který je osazen jazýčkovým
kontaktem a dvěma magnety které na jednu otáčku dávají dva impulsy. Schéma
připojení uvedeného snímače k základní jednotce je na Obr.č.02
Popis přípravku
varianta č.2
Na zhotovení přípravku je použito dostupného materiálu, není potřeba žádné zvláštní vybavení např.soustruh a podobně,na obr.č.1 až č.4 jsou nákresy pro výrobu měřiče, schéma zapojení je na obr.č.03, přípravek je osazen na univerzální vrtané destičce a na propojení součástek je využito vodičů. Těleso měřiče větru je vyrobeno z víčka od spreje na auta(větší). Použijeme černé jiné by jsme museli nastříkat černou barvou na lopatky jsou použity půlky míčků na ping-pong ty jsou uchyceny k tělesu šroubky 3x30mm,těleso je uchyceno ke krabici ACIDUR hřídelkou(svař.drát) 4 x 120mm. Tato je zakryta obalem od fixy společně s hřídelkou jsou v obalu vedeny i vodiče od fotodiody a fototranzistoru které jsou zakončeny v desce plošného spoje elektroniky která je umístěna v krabičce Acidur. V tělese jsou dvě vodící pouzdra hřídelky tyto jsou ze starých potenciometrů mající hřídelky 4mm tyto rozebereme, potenciometry musí mít horní část s mosazným pouzdrem tuto použijeme. Na hřídelce je uchycen držák fototranzistoru z Cuprexitu,dále je na hřídelce uchycen držák fotodiody také z Cuprexitu mezi fototranzistorem a fotodiodou je clonka vyrobená z víčka na zavařovací sklenice se dvěma otvory o průměru 1.5mm naproti sobě podle rozměru držáků fotodiody a fototranzistoru. Těmito otvory je fotodiodou osvěcován fototranzistor fotodioda a fototranzistor je z myši Genius celé těleso je ze spodu uzavřeno přilepeným plastikovým víčkem od rybích filet.
Výroba přípravku
varianta č.2
Jako první si připravíme hřídelku na jedné straně vyřízneme závit M4 x 5mm a našroubujeme na něho matičku až na doraz závitu a tu zajistíme další matičkou M4, dále navlékneme na hřídelku podložku M4. Nyní víčko od spreje provrtáme přímo v jeho středu vrtákem podle vnějšího průměru pouzdra potenciometru, do otvoru prostrčíme pouzdro a zajistíme matičkou. Dále si připravíme Cuprexit kružítkem si nakreslíme kružnici dle vnitřního rozměru víčka a Cuprexit opracujeme na rozměr, po opracování Cuprexitu si na straně mědi rozměříme tři body (trocha geometrie) na které přiletujeme matičky M3 matičky musí přesně lícovat s vnější hranou viz obr.č.1, v středu Cuprexitu vyvrtáme otvor podle vnějšího průměru pouzdra od potenciometru a pouzdro namontujeme. Nyní si uvnitř od dna víčka naměříme vzdálenost 15mm a označíme na stěně víčka, vezmeme vyrobenou hřídelku a prostrčíme ji zvenčí pouzdrem ve víčku tak aby se podložka se zajišťovacími matkami opírala zvenčí o pouzdro. Hřídelku s víčkem opřeme o pevnou podložku (stůl apod.) a dovnitř víčka nasuneme na hřídelku Cuprexit s druhým pouzdrem do označené výšky tj.15mm, označíme si přesně polohu třech matiček M3 nyní vyndáme Cuprexit z víčka a vyvrtáme označené body. Po vyvrtání přišroubujeme do víčka spodní pouzdro na Cuprexitu na hřídelku osadíme jednu podložku a na hřídelce si toto označíme, poté vysuneme hřídelku ven z víčka a vyřízneme závit z druhé strany hřídelky až k označenému místu po vyříznutí závitu budeme mít na hřídelce z jedné strany závit 5mm a z druhé bude podle délky hřídelky.Nyní si vyrobíme držáky fotodiody a fototranzistoru podle obrázku č.2 ruční pilkou vyškrábeme na měděné folii dvě dráhy na jedné straně Cuprexitu vyvrtáme otvor o průměru M4 a na druhou stranu naletujeme fototranzistor snímací ploškou od měděné folie, stejně vyrobíme i držák fotodiody. Nyní mezi oba držáky nasuneme dvě podložky M4 a celek nasuneme na hřídelku a zkontorlujeme zda máme oba prvky přesně proti sobě nesrovnalosti opravíme, celek sundáme z hřídelky a naletujeme přívodní vodiče na měděné folie držáků. Dále si vyrobíme clonku nákres je na obr.č.3 na víčko si nakreslíme kružnici podle vnitřního rozměru víčka, nyní si opět rozměříme tři body jako při výrobě spodního držáku,od označených bodů si na každou stranu označíme 3mm, na kružítku přidáme 6mm a nad těmito body naznačíme kružnici viz obr.č.3, vzniknou nám výstupky v jejichž středech vyvrtáme otvory 3mm. U středu si namalujeme kružnici o poloměru 6mm vystřihneme tvar clonky a vnitřní kruh , ohneme výstupky začistíme vyrobenou clonku. Dále si vyrobíme lopatky vezmeme míček na ping-pong rozřízneme ho v půli začistíme a vyvrtáme si od hrany ve vzdálenosti 4mm otvor M3 celkem si vyrobíme tři kusy. Nyní začneme sestavovat na držáky lopatek M3x30 našroubujeme po dvou matičkách M3 a uřízneme hlavičku šroubku ten začistíme. Vezmeme hřídelku M4 prostrčíme ji zvenčí pouzdrem ve víčku dále vezmeme Cuprexit se spodním pouzdrem nasadíme na hřídelku a usadíme proti otvorům vezmeme vždy jeden držák lopatek a zašroubujeme ho do matičky na spodním držáku Cuprexitu,nyní druhou matičkou zajistíme držák lopatky po montáži všech tří držáků lopatek se musí víčko volně otáčet na hřídelce. Dále vezmeme podložku M4 a nasadíme ji na hřídelku až ke spodnímu držáku s pouzdrem tuto zajistíme matičkou M4 tato matička vymezuje vertikální vůli víčka na hřídelce po vymezení vůle (pozor víčko se musí stále volně otáčet) tuto první matičku zajistíme druhou matkou. Nyní osadíme držák fototranzistoru na hřídelku a zajistíme matičkou M4,dále vezmeme clonku středovým otvorem prostrčíme přívodní kablík k fototranzistoru a odměříme si výšku od fototranzistoru aby o něho clonka nedrhla a označíme si otvory pro držáky clonky, tuto dáme stranou vyvrtáme otvory vrtákem M3 a clonku dáme zpět a přišroubujeme šroubky M3 do víčka prostrčíme středovým otvorem i kablík od fototranzistoru kablík nesmí drhnout o středový otvor clonky.Nyní osadíme na hřídelku podložky M4 tak aby nám nedrhla o clonku fotodioda po vymezení vůle držák fotodiody zajistíme matkou M4 na clonce si ze strany fotodiody přesně označíme dva protilehlé body kde vyvrtáme vrtákem otvory M1.5 viz obr.č.3 těmito otvory bude při otáčení clonky nasvicován fotodiodou fototranzistror. Dále na držák lopatky nandáme podložku M3 prostrčíme držák připravenou polovinou míčku opět dáme podložku M3 našroubujeme matičku M3 tak aby uvnitř půlky míčku byla matička zároveň a z druhé strany zajistíme připravenou matičkou M3, lopatky namontujeme tak aby se při větru otáčely ve směru hodinových ručiček, do pouzder kápneme trochu olejíčku. Na hřídelku M4 navlékneme pouzdro od fixy zároveň prostrčíme pouzdrem i vodiče od fotodiody a fototranzistoru, spodní část tělesa víčka pak uzavřeme přilepením plastového víčka v kterém vyrobíme otvor o průměru 15 mm a celek přišroubujeme na víčko krabice Acidur vodiče připojíme do desky plošného spoje podle nákresu na obr.č.03 pozor na označení vývodů fotodiody a fototranzistoru aby nedošlo ke zničení. Horní část víčka kde jsou zajišťující matičky zakryjeme přilepením jedné poloviny od Kinder vajíčka.
Oživení varianty č.2
Osazenou
desku DPS přípravku omyjeme lihem připojíme k přípravku napájecí napětí vodiče
od fotodiody a fototranzistoru na výstup do bodu „A“ a GND připojíme DMM
přepnutý na měření napětí a při otáčení víčkem musíme při osvícení
fototranzistoru fotodiodou naměřit kladné napětí, pokud nyní otočíme víčkem tak
že clonka zacloní paprsek fotodiody nesmíme naměřit žádné kladné napětí
v bodě „A“, po odzkoušení odpojíme napájecí napětí. Nyní hotový přípravek
připojíme k základnímu modulu, modul propojíme s počítačem připojíme
napájecí napětí na počítači spustíme program MĚŘENÍ RYCHLOSTI VĚTRU V.01 zadáme
parametry v programu vezmeme fen jehož pomocí roztočíme lopatky a na
monitoru počítače se zobrazí rychlost proudění vzduchu z fenu, nebo je
možné použít zdroj kmitočtu (tónový generátor). Tím je celý měřič rychlosti
větru hotov nyní již stačí celek umístit na místo kde bude používán natáhnout kabel
a měřit. K základnímu modulu je možné použít i přípravek uveřejněný v [1] pouze
se musí doplnit rezistor RX.
Seznam součástek varianta č.2 : 1x víčko od spreje, 7x matička M4, 2x míček na ping-pong, 12x podložka M4, 3x šroubek 3x30mm, 1/2 krytu od „kinder-vajíčka“, 3x šroubek 3x5mm, 1x víčko od rybích filet, 8x šroubek 3x10mm, 1x fixa vnitřní průměr 10mm, 15x matička M3, 1x víčko na zavařovací sklenici, 10x podložka M3, 1x krabice acidur, 2x potenciometr průměr hřídelky 4mm mosazné pouzdro, 150mm svařovací drát průměr 4mm,.
D1 zenerova dioda na 6.2V, D2 fotodioda z myši Genius(nebo jiná IR dioda), T1 fototranzistor z myši Genius(nebo jiný IR fototranzistor), T2 KC509(KC507,KC508), T3 KC507a, KC507b, R1 rezistor 180R-220R, R2,R3,R4 rezistory 15K, R5 rezistor 1K.
Program
Program je napsán ve VB6 jeho název je MĚŘENÍ RYCHLOSTI VĚTRU V.01 a je umístěn v adresáři PROGRAMY a v podadresáři POČÍTAČ kde je i soubor DLL který musí být vždy umístěný ve stejném adresáři jako program MĚŘENÍ RYCHLOSTI VĚTRU V.01. Program pro mikroprocesor PICAXE je také umístěný v adresáři PROGRAMY a v podadresáři PICAXE, jde o základní jednoduchý program pro načítání hodnot z mikroprocesoru a na PC o jednoduchý program pro výpočet a zobrazení naměřené hodnoty. Ti kdož programují pod Windows si jistě napíší svůj vlastní program.
Ovládání programu MĚŘENÍ RYCHLOSTI VĚTRU V.01 po spuštění programu jako první zvolíme COM port po volbě COM portu zadáme komunikační rychlost TATO MUSÍ BÝT SHODNÁ S KOMUNIKAČNÍ RYCHLOSTÍ MIKROPROCESORU a je 4800Bd. Dále zadáme počet bitů zde „8“, dále žádnou paritu „0“ počet stop bitů „1“, po zadání všech hodnot klikneme na políčko „SPUŠTĚNÍ MĚŘENÍ“ a na monitoru se již bude zobrazovat naměřená rychlost větru. Stop měření rychlosti větru provedeme kliknutím na políčko „STOP MĚŘENÍ“ program ukončíme kliknutím na políčko „UKONČIT PROGRAM“ nebo klikneme myší na horní liště na „X“ a program se ukončí.
Volba parametru COM portu a komunikační rychlosti ostatní parametry se již
Nemusí zadávat jsou předvoleny.
Spuštěný program zobrazená hodnota „vstup je připojen na tónový generátor“
Spuštěný program zobrazená hodnota
Hotový měřič rychlosti varianty č.2
Použité prameny :
Burkhard Kainka Elektronika s podporou PC Visuál Basic v praxi
Martin Kvoch programování v Turbo Pascalu 7
A Rádio konstrukční elektronika 6/98
[1] www.mojeelektronika.mzf.cz články : KLIMA, STANICE
Bližší informace :