RYCHLOST SMĚR VĚTRU S PICAXE A CD4021
Vágner Vlastimil
Modul využívá mikrokontrolér PICAXE 08M2 na měření rychlosti a směru větru k zobrazení je využit znakový LCD modul 2 * 16 znaků se sériovým rozhraním. Na měření rychlostí a směru větru jsou použity tovární moduly T114 a T115 určený pro meteostanice WH1080, modul na měření směru větru T115 je nutno upravit. Je možné využít i doma vyrobené moduly na měření rychlosti větru například podle [1], stejně tak i ukazatel směru větru pracující na stejném principu. Směr větru je v mém případě indikován v osmi směrech S, SV, V, JV, J, JZ, Z, SZ je možné jej jednoduchou úpravou programu rozšířit na indikování v šestnácti směrech, rychlost větru je zobrazována v km/hod. Článek má posloužit jako inspirace pro vlastní pokusy, v žádném případě si neklade za cíl konkurovat továrním výrobkům.
Popis
základního modulu
Schéma
zapojení modulu je na Obr.č.02 na Obr.č.01 je zapojení snímací části ukazatele
směru větru s CD4021, modul podle Obr.č.01 a Obr.č.02 je vyroben jako
celek na univerzální vrtané destičce a propojení součástek je provedeno pomocí
vodičů. Napájecí napětí 7 – 9V je pro mikrokontrolér PICAXE 08M2 a CD4021 stabilizováno
stabilizátorem 7805 na hodnotu 5V, pro mikrokontrolér PICAXE a CD4021 jsou použity
patice pro jejich snadnou výměnu. Napájení a vstupy pro ukazatel směru a
rychlosti větru jsou z DPS modulu vyvedeny
vodiči a připojeny do 15-pinového počítačového konektoru, programovací konektor a současně konektor pro LCD displej JP1
je použit lámací konektorový kolík přímý typ SIGP20, jako protikus je použita
dutinková lišta typ BL05G. Na snímání směru větru je využit integrovaný obvod
CD4021 vstupy jsou připojeny rezistory 10 – 15K na záporné napájecí napětí a
vodiči připojeny do uvedeného 15-pinového konektoru. Vstupy CD4021 snímají
sepnutí jazýčkových kontaktů v modulu ukazatele směru větru a umožňují
rozlišit osm světových stran. Vstup B0 = sever, B1= severovýchod, B2 = východ,
B3 = jihovýchod, B4 = jih, B5 = jihozápad, B6 = západ, B7 = severozápad, programem
načtená hodnota na vstupech CD4021je obrácena tj. B0 = 128, B1 = 64, B2 = 32,
B3 = 16, B4 = 8, B5 = 4, B6 = 2, B7 = 1. Po úpravě programu je možné zvýšit
rozlišení na šestnáct směrů a upravit i způsob zobrazení směru na LCD tyto úpravy
jsou čistě individuální věc. V případě že snímač při otáčení spíná dva
jazýčkové kontakty současně je možné zvýšit rozlišení z osmi na šestnáct
směrů, stačí pouze sečíst vždy dvě hodnoty současně sepnutých vstupů a doplnit
řádek v programu pro zobrazování na LCD vždy o tuto každou pozici.
Například při sepnutí jazýčkových kontaktů sever + severovýchod bude hodnota B0
+B1 = 128 + 64 = 192, při sepnutí jazýčkových kontaktů severovýchod + východ
bude hodnota B1 + B2 = 64 + 32 = 96 a tak postupně až do sepnutí jazýčkových kontaktů
severozápad + sever B7 + B0. V programu pak upravíme (doplníme řádky) o nové pozice 128,
192,
64, 96,
32. Na propojení řídícího modulu se snímačem rychlosti a směru větru jsem
v mém případě použit deseti žilový stíněný kabel volba propojení je individuální
věc.
Programovací kabel
Na výrobu stačí pouze použít třívodičový stíněný kabel
délka je čistě individuální věc na straně připojení do počítače volíme konektor
podle použitého konektoru sériového portu na počítači (9 nebo 25 pinů) nebo
použité redukce USB/COM. Na straně přípravku použijeme již zmiňovanou
dutinkovou lištu typ BL05G výstup z počítače TXD připojíme na dutinkové
liště na pozici č.2, vstup do počítače RXD připojíme na dutinkové liště na
pozici č.3, nakonec propojíme GND počítače s pinem na dutinkové liště na
pozici č.4. Tím máme vyrobený programovací kabel. Výstup TXD je na 9-pinovém
konektoru na pinu 3, na 25-pinovém konektoru na pinu 2, vstup RXD je na
9-pinovém konektoru na pinu 2, na 25-pinovém konektoru je na pinu 3. GND je na
9-pinovém konektoru na pinu 5, na 25-pinovém konektoru na pinu 7.
ÚPRAVA MODULU SMĚRU VĚTRU
Úprava
spočívá v tom že všechny rezistory u jazýčkových kontaktů na DPS modulu T115
odstraníme a provedeme místo těchto rezistorů cínové nebo drátové propojení, tak
jak je názorně nakresleno na Obr.č.1. Pro správné odečítání světových stran je
nutné při montáži celku osadit modul ukazatele směru tak aby označení „N“ na
krytu ukazatele směru směřovalo na sever, pro nastavení je vhodné použít
kompas.
PROGRAMY
Programy jsou dva jeden s názvem CD4021_LCD_V2.BAS
je na odzkoušení upraveného modulu ukazatele směru větru T115 tento načítá a
zobrazuje na LCD displeji načtené hodnoty z CD4021 tak jak jsou sepnuty
jazýčkové kontakty v modulu T115. Tyto hodnoty jsou zobrazeny v
hodnotě tak jak odpovídají sepnutému kontaktu. Druhý program s názvem
RYCHLOST A SMĚR VETRU_V2.BAS je již na měření rychlosti a směru větru kde na
prvním řádku LCD displeje se zobrazuje rychlost
větru v km/hod a na druhém řádku se zobrazuje směr větru.
V případě že je bezvětří je zobrazeno na prvním řádku „bezvětří“ a nezobrazuje
se ani směr větru. Směr vetru je na LCD zobrazován názvy „sever“, severovýchod,
východ, jihovýchod, jih, jihozápad, západ, severozápad“.
OŽIVENÍ MODULU
Po sestavení
základního přípravku neosazujeme do patic mikrokontrolér ani integrovaný obvod
DC4021, připojíme napájecí napětí 7 – 9V a na výstupu stabilizátoru změříme
napětí. Toto by mělo mít hodnotu 5V poté změříme napětí na patici pro
mikrokontrolér zde to jsou piny 1 (+) a 8(-) zde by jsme měli také naměřit +5V.
Poté změříme napájecí napětí pro integrovaný obvod CD4021 zde to jsou piny 16
(+) a 8(-) včetně propojky mezi piny 8 a 11 (-) zde by jsme měli naměřit také
+5V, pokud je vše v pořádku vypneme napájecí napětí a do patice POUZE OSADÍME
MIKROKONTROLÉR PICAXE. Propojíme programovacím kabelem základní
modul s počítačem přes konektor JP1 se sériovým portem PC nebo redukcí
USB/COM zapneme napájecí napětí na počítači spustíme programovací editor pro
naprogramování PICAXE do něho nahrajeme program CD4021_LCD_V2.BAS. Po nahrání programu ukončíme na PC program
vypneme napájecí napětí přípravku odpojíme programovací kabel a do konektoru
JP1 připojíme kabel od LCD displeje do patice osadíme integrovaný obvod CD4021,
připojíme propojovací kabel s modulem T115 který máme připojený k propojovacímu
kabelu zapneme napájecí napětí přípravku a na LCD když otáčíme růžicí na T115
se již zobrazují hodnoty podle sepnutí jazýčkových kontaktů (natočení větrné
růžice). Pokud je vše v pořádku vypneme napájecí napětí přípravku odpojíme
propojovací kabel s T115, odpojíme LCD displej opět připojíme programovací
kabel do konektoru JP1 a do sériového portu na PC nebo do redukce USB/COM. Na
PC spustíme programovací editor do něhož nahrajeme program RYCHLOST A SMĚR VETRU_V2.BAS smažeme
v PICAXE nahraný program CD4021_LCD_V2.BAS
a poté do PICAXE nahrajeme program který je spuštěný v editoru tj.
RYCHLOST A SMĚR VETRU_V2.BAS. Vypneme napájecí napětí přípravku odpojíme programovací kabel do
konektoru JP1 připojíme kabel od LCD displeje přípravek umístíme do krabičky
propojíme propojovací kabel s moduly T114 a T115 a provedeme celkové odzkoušení.
Na LCD displeji musíme mít nastavenou
STEJNOU KOMUNIKAČNÍ RYCLOST JAKO JE V OBOU PROGRAMECH TJ. 2400Bd.
Testování programu a přípravku s CD4021 před osazením na DPS
Zobrazení nápisu na LCD při odpojeném měřiči rychlosti větru T114 testování programu
Zobrazení na LCD připojeny oba snímače rychlost a směr větru
Zobrazení na LCD připojeny oba snímače rychlost a směr větru
Použité prameny :
KTE červen 1996 ročník IV „ukazatel směru větru“
Praktická Elektronika A-Rádio 2012 – 2013 články k PICAXE 08M2
A Rádio konstrukční elektronika 6/98
[1] www.mojeelektronika.mzf.cz články : KLIMA, STANICE,
MĚŘENÍ RYCHLOSTI VĚTRU S PICAXE 08M2
Bližší informace :