ROZŠÍŘENÍ MĚŘIČE RYCHLOSTI VĚTRU O MĚŘENÍ TEPLOTY

Vágner Vlastimil

Tímto jednoduchým přípravkem je rozšířen měřič rychlosti větru uveřejněný zde na webu pod názvem KLIMA o měření teploty.Přípravek je namontován společně s elektronikou na měření rychlosti větru v krabici acidur.Nebo může být používán samostatně,přípravek si neklade za cíl konkurovat továrně vyráběným meteorologickým stanicím prodávaným v obchodních centrech nebo i jinde.Přípravek má sloužit hlavně pro vlastní inspiraci,ti kdož programují si jistě napíší vlastní program pod WINDOWS.

POPIS PŘÍPRAVKU

Přípravek měří teplotu pomocí odporového čidla KTY10-6,jádrem je nestárnoucí integrovaný obvod NE555,obvod je zapojen v tom nejjednodušším zapojení.Přípravek se připojuje na sériový port,je napájen ze zdroje 9V= nebo baterie 9V=.Vstupní napětí je stabilizováno na vstupu pomocí Zenerovy diody D1 a rezistoru R1 na napětí 6.2V toto napětí již napájí přípravek.V případě že je tento měřič teploty namontován společně s měřičem rychlosti větru tak se rezistor R1 a Zenerova dioda D1 neosazuje,tyto součástky jsou již namontovány na desce elektroniky měřiče rychlosti větru.V tomto případě se napájení pro přípravek připojí na desku elektroniky měřiče rychlosti větru na stabilizované napětí 6.2V.Měřená teplota čidlem KTY10-6(označení ve schématu je R6) mění jeho odpor tím se mění i hodnota kladného napětí na vývodu č.7 a přes rezistor R5 i na vstupu č.6, změna tohoto napětí mění dobu nabijení a vybijení kondenzátoru C1.Rezistor R6 a R5 tvoří napěťový dělič na vývodu č.7,současně rezistor R5 s kondenzátorem C1 tvoří sériový RC člen,který ovládá vnitřní komparátor vyvedený na vývod č.6 integrovaného obvodu.Změna hodnoty (odporu) čidla KTY10-6 mění výstupní kmitočet na výstupu č.3 integrovaného obvodu,tento kmitočet se mění podle vzorce f=1.44/(r6+2r5)c1.Kmitočet otvírá přes rezistor R4 bázi tranzistoru T1.Výstupní signál(kmitočet) na emitoru T1 je snímán počítačem na vstupu DSR,a program provádí přepočet na stupně Celsia.Čidlo KTY10-6 je umístěno v trubičce a tato prochází dnem krabice acidur kde je uchycena 5mm nad dnem,přívod k čidlu je zalit voskem aby se do krabice nedostávalo vlhko.Rezistor R2 v kolektoru a rezistor R3 v emitoru T1 omezují protékající proud.Stabilizace napájecího napětí na 6.2V je zvolena z důvodu stálosti kmitočtu tak aby nebyl ovlivňován poklesem napájecího napětí,ale pouze změnou hodnoty (odporu) čidla KTY10-6.V případě že bude použito jiné čidlo je potřeba si změřit jeho hodnotu při teplotách od 0°C do 50°C,vstupní kmitočet přípravku který je schopen změřit je maximálně 20KHz tomu se musí přizpůsobit výstup z přípravku tedy z IO NE555.

POPIS PROGRAMŮ

Programy jsou odladěny v Turbo Pascalu7 uloženy jsou v adresáři STANICE,jsou určeny pod operační systém MS-DOS,jdou spustit i pod OS WINDOWS 95/98 zde z příkazové řádky nebo po restartu počítače se klávesou F8 zvolí pouze volba DOS.Pokud je na počítači OS WINDOWS 2000,XP,NT jdou tyto programy spustit POUZE Z PŘÍKAZOVÉ ŘÁDKY v případě že je uvedený OS Windows 2000,XP,NT nainstalovaný jako 64-bitová verze tak programy NELZE SPUSTIT.V adresáři jsou celkem čtyři soubory jeden slouží pro oživení převodníku další pro vytvoření doprovodného souboru,další umožňuje po oživení měřit jak rychlost větru tak teplotu,poslední umožňuje měřit pouze teplotu.Po oživení přípravku a uložení vytvořeného souboru do stejného adresáře mohou být programy na vlastní měření spouštěny i z diskety.

PROGRAM OŽIVENÍ.

Tento program slouží po dohotovení jak k odzkoušení přípravku tak ke kalibraci.Po spuštění programu oživení.exe vybereme port kde je připojen přípravek na měření teploty,port volíme stiskem kláves 1 až 4.Stiskem klávesy <1> volíme port com1,stiskem klávesy <2> volíme port com2 atd.Po volbě portu se na monitoru zobrazuje měřená hodnota kmitočtu podle hodnoty čidla nebo dekády.Program ukončíme stiskem klávesy <mezerník>.

PROGRAM HODNOTA.

Tento program vytvoří soubor s názvem údaj zde jsou uloženy hodnoty kmitočtů které jsme získali programem oživení.exe.Po spuštění programu hodnota.exe se na monitoru v levém horním rohu zobrazí g =, zapíšeme hodnotu kmitočtu kterou jsme naměřili při teplotě 0°C a stiskneme ENTER.Pod písmenem "g" se zobrazí h =,zapíšeme hodnotu kmitočtu kterou jsme

naměřili při teplotě +10°C a stiskneme ENTER,pod písmenem "h" se zobrazí i =,sem zapíšeme hodnotu kterou jsme naměřili při teplotě +20°C a stiskneme ENTER.Pod písmenem "i" se zobrazí j =,sem zapíšeme hodnotu kterou jsme naměřili při teplotě +30°C a stiskneme ENTER.Pod písmenem "j" se zobrazí k =,sem zapíšeme hodnotu kterou jsme naměřili při teplotě +40°C a stiskneme ENTER, pod písmenem "k" se zobrazí l =,sem zapíšeme hodnotu kterou jsme naměřili při teplotě +50°C a stiskneme ENTER.Program se ukončí a v adresáři klima se vytvoří soubor s názvem údaj,program měření.exe a teploměr.exe z tohoto souboru načítají při spuštění hodnoty proto se tento soubor musí nacházet ve stejném adresáři.

PROGRAM MĚŘENÍ.

Tento program slouží již k vlastnímu měření teploty a rychlosti větru.Po spuštění programu měření.exe se zobrazí vyber port pro měření volbu portu volíme stiskem klávesy 1 až 4.Stiskem klávesy <1> volíme port com1,stiskem klávesy <2> volíme port com2 atd.Po volbě portu program již zobrazuje měřenou teplotu,rychlost větru jak v metrech za sekundu tak v kilometrech za hodinu.Program ukončíme stiskem klávesy <mezerník>.

PROGRAM TEPLOMĚR.

Tento program slouží již k vlastnímu měření teploty.Po spuštění programu teploměr.exe se zobrazí vyber port pro měření,port volíme stiskem klávesy 1 až 4.Stiskem klávesy <1> volíme port com1,stiskem klávesy <2> volíme port com2 atd.Po volbě portu program již měří teplotu,měření ukončíme stiskem klávesy <mezerník>.

OŽIVENÍ PŘEVODNÍKU.

Po dokončení převodníku a naletování propojovacího kabelu s PC,kablíku s čidlem a napájecího kablíku připojíme baterku 9V a změříme proudový odběr ten by měl být do 15mA,napětí na Zenerově diodě D1 by mělo být 5.8V až 6.2V.Pokud nemáme osazenou diodu D1 a rezistor R1 musíme připojit již stabilizované napětí o stejné hodnotě tj. 5.8 až 6.2V.Pokud máme DMM který měří i kmitočet přepneme jej na měření frekvence a připojíme jej na výstup a GND,výstup je v bodě "a" to je v bodu kde je spojen emitor T1 a rezistor R3,GND DMM připojíme na záporný pól od zdroje(baterky).Pokud nyní uchopíme čidlo KTY10-6 mezi palce musí se měnit měřená hodnota kmitočtu na DMM.Pokud nemáme DMM umožňující měřit frekvenci propojíme převodník s počítačem PC vyrobeným kabelem.Propojovací kabel ukončíme v koncovce podle portu to jest buď v koncovce 9pinů zde jsou vstupy " GND " pod číslem " 5 "a vstup " DSR " pod číslem" 6 ".Pokud použijeme koncovku 25pinů zde je vstup " GND " pod číslem " 7 " a vstup " DSR " pod číslem " 5 ".Na počítači spustíme program oživení.exe podle již uvedeného postupu a opět stiskneme teplotní čidlo mezi palce,na monitoru počítače sledujeme jak se mění hodnota kmitočtu.Kalibraci převodníku provedeme takto,odpojíme čidlo KTY10-6 od kablíku na dekádě nebo jiném proměnném rezistoru nastavíme hodnotu podle tabulky č.1 při teplotě 0°C tuto hodnotu na dekádě nastavíme pomocí DMM který je přepnut na měření odporu.Po nastavení hodnoty připojíme dekádu na kablík na počítači spustíme program oživení.exe jak uvedeno výše a na monitoru odečteme hodnotu kmitočtu,je lepší určitou dobu nechat ustálit hodnotu,poté si poznamenáme na papír změřenou hodnotu kterou zapíšeme za písmeno "g".Poté opět odpojíme dekádu od kablíku a nastavíme hodnotu při teplotě +10°C a opět ji připojíme ke kablíku,opět si poznamenáme na papír změřenou hodnotu ta bude zapsána za písmeno "h",takto postupujeme až do hodnoty +50 °C.Po zadání poslední hodnoty ukončíme program oživení.exe a spustíme program hodnota.exe jak uvedeno výše v programu zadáme naměřené hodnoty kmitočtu a po zadání poslední hodnoty se program ukončí.Nyní nastavíme na dekádě hodnotu 0°C a na počítači spustíme program teploměr.exe jak uvedeno výše a na monitoru se zobrazí teplota 0°C,takto můžeme nastavovat teploty až do hodnoty +50°C a kontrolovat zda sedí hodnoty.Tato část nastavování je náročná na přesnost a trpělivost,pokud jsme spokojeni se svojí prací provedeme konečnou montáž převodníku do krabičky nebo jiného krytu.Pokud požijeme čidlo na delším kablíku nesmíme zapomenout tuto hodnotu přičíst k základní hodnotě odporu čidla,hodnoty odporu čidla při teplotě 0°C až +50°C jsou uvedeny v tabulce č.1.Pokud je čidlo naletováno kratším kablíkem přímo k desce převodníku nemusíte toto řešit,v mém případě je převodník obou měřených veličin tj.teploty a rychlosti větru vzdálen od počítače 20m a funguje perfektně,napájení je řešeno zakoupeným zdrojem nastaveným na výstup 9V=.

Tabulka č.1 hodnoty odporu čidla kty10-6 podle teploty.

┌──────────────────────────────┬────────────────────────────────┐

│ teplota │ odpor čidla v ohmech │

├──────────────────────────────┼────────────────────────────────┤

│ 0 st.Celsia │ 1645.27 │

├──────────────────────────────┼────────────────────────────────┤

│ +10 st.Celsia │ 1782.98 │

├──────────────────────────────┼────────────────────────────────┤

│ +20 st.Celsia │ 1926.28 │

├──────────────────────────────┼────────────────────────────────┤

│ +30 st.Celsia │ 2075.16 │

├──────────────────────────────┼────────────────────────────────┤

│ +40 st.Celsia │ 2229.63 │

├──────────────────────────────┼────────────────────────────────┤

│ +50 st.Celsia │ 2389.69 │

└──────────────────────────────┴────────────────────────────────┘

SCHÉMA ZAPOJENÍ PŘEVODNÍKU

┌────┐ +9V=

┌────────┬────┬────────────────────────┬─────────────────┬──┤ ├──o

┌┴┐R6 │ │ ┌┴┐ │ └────┘

│ │ ┌───┴────┴───┐ │ │R2 │ R1

│ │ │ 4 8 │ └┬┘ │

└┬┘ │ │ │ │

├────┤7 │ TUN │ K ─┴─┐ D1

┌┴┐ │ │ R4 / / \

│ │R5 │ IO1 │ ┌───┐ B │/ C A ─┬─

│ │ │ 3├───┤ ├───────┤ │

└┬┘ │ NE555 │ └───┘ │\ E výstup bod"a" │

├────┤6 │ T1 \ \ ( DSR ) │

│ │ │ │ \ ┌┐┌┐ │

│ │ │ ├───────o┘└┘└ │

│ │ │ │ │

├────┤2 │ ┌┴┐ │

│ │ │ │ │ │

│ │ 5 1 │ │ │R3 │

│ └──┬──────┬──┘ └┬┘ │

│ C1 │ C2 │ │ │

─┴─ ─┴─ │ │ │

─┬─ ─┬─ │ │ │ -9V=

│ │ │ │ │ GND

└───────┴──────┴──────────────────────┴──────────────────┴──────────o

SEZNAM SOUČÁSTEK

rezistory zatížení 0.6W,polovodiče, kondenzátory keramika

R1…200R , IO1 NE555 , C1 10nF

R2…1K , T1 KF506-508 , C2 15-20nF

R3….5k6 , D1 BZX83/6.2V nebo (KZ260/6.2V)

R4…..10K , R5…..6k8 , R6 odporové čidlo KTY10-6 (nebo podobné)

Použité prameny :

katalog GM ELECTRONIC(1995)

katalog Tesla polovodičové součástky(1984-5)

Martin Kvoch programování v TP

Miroslav Milda jak na to v TP

Bližší informace :

vagnervlastimil@seznam.cz

Tel.: +420 607 405 007