В прошлой статье были обрисованы опыт использования и история создания походной метеостанции miniBTH. Данный прибор измеряет и непрерывно отображает на экране в виде графиков текущее давление, влажность и температуру воздуха. Все измеренные параметры сохраняются на карту памяти раз в 60 секунд.

Помимо этого, в приборе присутствует датчик освещенности, а эти с датчика давления смогут быть пересчитаны в барометрическую высоту. Благодаря применению трансфлективного экрана показания прибора легко считываются кроме того на ярком солнечном свету, а корпус прибора герметичен. Опыт применения этого прибора был в целом хорошим, но был распознан последовательность недочётов, детально рассмотренных в прошедшей статье, главным из которых есть громадной вес.

В данной статье мы разглядим опыт и создание эксплуатации второй, более эргономичной и функциональной версии. Напомним, что на момент написания прошедшей статьи вторая версия прибора уже была в высокой степени готовности, исходя из этого в том месте были кратко изложены главные методы преодоления недочётов.
Смотрите кроме этого: Миниатюрная метеостанция Weather Point 2.0 будет стоить всего $19

Mind Lab представила карманную метеорологическую станцию для мобильных устройств Weather Point 2.0. Разработчики начали сбор средств для старта производства на сайте Kickstarter, задавшись целью собрать не меньше 25 тысяч долларов. Сходу напомним, что на момент написания статьи количество собранных средств уже превысило запланированную сумму в два раза.

В миниатюрный аксессуар длиной всего 5,5 см встроено 4 датчика для измерения температуры, влажности, ультрафиолетового излучения и атмосферного давления. На основании собранных данных приложение-компаньон Weather Point 2.0 делает личный прогноз п

уменьшение нового и Конструкция прибора весаПервая метеостанция MiniBTH вспоминала как независимый, прибор, предназначенный в первую очередь для применения в походах. Как раз исходя из этого корпус прибора делался герметичным, употреблялся трансфлективный экран, а емкость аккумулятора рассчитывалась больше чем на месяц работы. Главным недочётом первой версии, на мой взор, являлся громадной вес, исходя из этого вторую версию, я решил делать максимально компактной и легкой.

Для этого нужно развести плату прибора минимально вероятного размера: чуть больше экрана, а корпус сделать по возможности тонкостенным и несложным. Об электронной и программной части будет сообщено дальше, а до тех пор пока обратимся к конструированию корпуса второй версии прибора. Главные идеи уменьшения размера корпуса были следующие:

• Уменьшить количество винтов, прижимающих переднюю крышку с восьми до четырех, расположив их по углам корпуса.
• Отказаться от съемной задней стены, а сборку всего прибора создавать через переднюю крышку.
• Вместо беспроводной зарядки сделать гермоввод. Два винта из нержавеющей стали использовать как вводы и контактные площадки в корпус, а герметичность обеспечить резиновыми шайбами.
• Перенести сенсорные кнопки на боковую стенку прибора.
• Снизить размер полостей и блока датчиков для размещения датчиков.
• Датчик освещенности расположить над «слепой» частью экрана на выносной плате.

В следствии удалось увязать предложенные идеи между собой и сделать достаточно компактный корпус из капралона следующей конструкции:Блок датчиков предполагается съемным, крепится к корпусу двумя винтами, а герметичность корпуса блока и стыковки датчиков обеспечивается кольцевой прокладкой, через которую проходят провода. Комплект датчиков употребляется такой же, как и в первой версии прибора – датчик давления MS5803 и датчик влажности sht21.

Сам блок датчиков склеен герметиком из двух капралоновых крышек. Между ними помещена плата, на которой смонтированы датчики. Плата изготовлена из стеклотекстолита толщиной 0.75мм. На протяжении сборки блока, для защиты датчика влажности от паров, выделяемых герметиком, его окно заклеивалось каптоновой клейкой лентой (как советуют в документации).В конструкции блока датчиков учтены недочёты, распознанные при эксплуатации первой версии прибора.

Датчик влажности не накрывается сетчатым колпачком SF2, а просто размещается в углублении блока. Это решает проблему намокания колпачка, которое ведет к долгому «залипанию» показаний влажности на большой отметке, и, одновременно с этим размещение в углублении чувствительной стороной к корпусу разрешает исключить его повреждения внешними предметами.

На блоке датчиков прибора версии 2M предусмотрен дополнительный выступ для защиты датчика влажности от повреждений долгими узкими предметами. Вопрос защиты датчика давления MS5803 от прямого солнечного света также решен на этапе конструирования прибора. Чувствительная часть датчика прикрывается колпачком из тёмного полистирола, вклеенным в углубление в корпусе.

Потому, что датчик чувствителен к засветке и с обратной стороны также, на плате на месте его монтажа с противоположной стороны покинута металлизация. Доступ воздуха к датчику давления осуществляется через узкий (0.5мм) канал между блоком датчиков и корпусом прибора.

Напомним, что при выборе таковой конструкции блока датчиков появлялись опасения, что под дождем вода будет затекать в узкую щель между корпусом прибора и блоком датчиков, и всецело перекрывать канал доступа воздуха конкретно к датчику давления, что приведет к появлению систематической неточности в показаниях давления, обусловленной поверхностным натяжением воды. Опробования устройств под дождем и под душем продемонстрировали, что благодаря несмачиваемости капралона, при толщине канала 0.5мм затекания не происходит.

Более тщательные опыты, продемонстрировали, что в случае если блок датчиков установить с наклоном и тем самым уменьшить толщину канала впредь до касания краем блока датчиков корпуса, вероятно затекание воды, попадающей на корпус прибора, и ведет к уменьшению показаний давления приблизительно на 0.7мм ртутного столба. В случае если же блок датчиков установлен ровно, затекания воды не происходит.Передняя крышка и уплотнение на первый взгляд мало поменялась снаружи, но при ее конструировании было нужно применить последовательность новых технических ответов.

С одной стороны, уменьшение количества прижимных винтов и повышение расстояния между ними требует более твёрдой прижимной рамы и/либо более мягкой уплотняющей прокладки для обеспечения обжатия прокладки по всей ее длине. Иначе, из-за удобства пользования прибором прижимную раму решено делать пластиковой, а это напротив уменьшит ее жесткость. Вероятным вариантом разрешения этого несоответствия есть применения более мягкой резиновой прокладки.

Данный вариант есть более разумным, чем пробовать поставить «палки» в виде введения твёрдых железных вставок либо упругих элементов в конструкцию прижимной рамы и применять в качестве уплотнения все тот же твёрдый пассик от магнитофона.По окончании непродолжительного поиска в сети было обнаружено ответ, как изготовить резиновые прокладки самостоятельно. Существуют особые двухкомпонентные силиконы, используемые для того чтобы изготовить формы и прокладки.

Разработка работы с этими силиконами кратко выглядит следующим образом: два жидких компонента нужно смешать между собой, по окончании чего в течение нескольких мин. залить в форму и ожидать до тех пор пока состав отвердеет. По окончании отвердевания получается весьма пластичная и мягкая силиконовая резина, которая легко отделяется от той формы, в которой затвердевала.

Существуют целые линейки таких силиконов от различных производителей, они отличаются между собой типом применяемого катализатора-отвердителя и физико-механическими и химическими особенностями приобретаемой резины. Все силиконы имеют относительное удлинение при разрыве равное сотням процентов, довольно мягкие, смогут действующий при температурах до 200 градусов Цельсия, и довольно химически стойкие. Силиконы с платиновым катализатором химически более стойкие, и имеют пищевой допуск.

Одна из обычных областей применения таких силиконов – изготовления форм для отливки из гипса, цемента, мыла, либо кроме того шоколада. Второй обычный вариант применения – изготовление прокладок.Об изготовлении прокладок из силиконовой резиныВ собственном городе отыскал поставщика, что предлагает целую линейку силиконов с оловянным катализатором Sk-76x, и силикон с платиновым катализатором Sk-790.

Для опытов я купил два набора – силикон с платиновым катализатором Sk-790 и самый мягкий силикон Sk-762, и приступил к опытам с отливкой.В моем случае изготовление формы для отливки неприятностей не воображало, я легко профрезеровал канавки нужной формы в странице полиметилакрилата. Сначала предполагалось налить в форму силикон и накрыть ее сверху вторым плоским страницей органического стекла, выдавив лишний силикон.

Но оказалось, что все не так легко, и я пара поменял разработку. Главной проблемой при отливке силикона являются пузырьки воздуха. Они образуются как при смешивании исходных компонентов, так и при заливке состава в форму. Одним из способов борьбы с пузырьками, что рекомендует производитель, есть помещение приготовленного для заливки силикона в вакуум на пара мин. перед заливкой.

В вакууме все пузырьки раздуваются и лопаются, и целый воздушное пространство из них выходит. Снаружи это отдаленно напоминает сбегающее молоко. Дабы бороться с пузырьками, появившимися при заливке, возможно вауумировать состав по окончании заливки. Но, я решил не напрягать сотрудников, у которых имеется вакуумнаякамера , и поискать более несложный метод делать отливки без пузырьков.

Это выяснилось не так сложно, по причине того, что все образующиеся при заливке и смешивании пузырьки имеют большой размер. По всей видимости вязкость силикона мешает образованию небольших пузырьков при захвате воздуха либо методом разделения больших пузырьков. Исходя из этого пузырьки достаточно прекрасно видны глазом, к тому же и успевают всплыть на пара миллиметров вверх до затвердевания силикона.

Исходя из этого разработка заливки предполагается следующая: силикон наносится с излишками на протяжении канавки в форме, и через пара мин. излишки силикона, совместно со всеми пузырьками снимаются железной лопаткой. В случае если пузырек прилип к стенке формы, его возможно извлечь посредством все той же лопатки. Верхняя поверхность заливки делается ровной благодаря действию сил гравитации и поверхностного натяжения. Основное – равномерно удалить излишки силикона с верхней части формы.

А вот в случае если накрывать отливку крышкой – имеется громадный риск загнать пузырь воздуха в форму.Так, вопрос изготовления прокладок любой формы был решенным, что разрешило выбрать любой эргономичный вариант конструкции передней крышки. Отдельной задачей являлся выбор материала прозрачной части крышки. Дешёвых мне прозрачных материала имеется два вида.

Один — вязкий и эластичный поликарбонат, что, но, не весьма устойчив к механическим действиям и не весьма прозрачен, а имеет голубоватый оттенок. Второй – прозрачный но хрупкий полиметилакрилат. Не обращая внимания на то, что в первой версии прибора употреблялся как раз поликарбонат, во второй я решил применять полиметилакрилат.

С одной стороны он более прозрачен, что усиливает читаемость экрана при освещении броским рассеянным светом, иначе он вносит меньше отклонений в показания датчиков освещенности. Помимо этого, он меньше царапается при схожих условиях эксплуатации. Дабы уменьшить возможность растрескивания акрилата при лобовом ударе и улучшить внешний вид прибора, прозрачная крышка делается толстой (5мм), а прижимная рама сажается на особый фрезерованный уступ.

Верхняя крышка таковой конструкции оказывается достаточно твёрдой, и возможно использована как с мягкой прокладкой из силикона Sk-762 так и с более твёрдой из Sk-790. В итоге я решил остановить собственный выбор на силиконе 790, по причине того, что он с платиновым катализатором и есть химически более инертным.Возможность отливать прокладки любой формы разрешила сделать лючок для стремительного доступа к SD, что было реализовано в версии прибора 2M.

Совсем мысль сделать лючок оформилась достаточно поздно, в то время, когда прибор версии 2 был скомпонован и изготовлен. Создание лючка упиралось в три неприятности – как его герметизировать, где его разместить, и как его фиксировать. Первая неприятность решается изготовлением прокладки нужной формы. Вторая неприятность также решилась, поскольку в углублении с нижней стороны имеется свободное место, в котором комфортно запрятать выступающую наружу крышку.

Третью проблему я решил самым несложным на мой взор методом – лючок фиксируется винтами. С одной стороны без ключа не откроешь, но случайно также не откроется. Да и на серийных герметичных гаджетах крышки также довольно часто винтами фиксируются.Сам лючок находится в нижней части корпуса, и представляет собой сквозное фрезерованное отверстие продолговатой формы, с Т-образным в сечении уступом, об что обжимается прокладка.

С наружной стороны прокладку прижимает плоская крышка, которая фиксируется на корпусе двумя винтами M3x5. Толщина нижней стены корпуса образовывает 5мм, глубина уступа 2мм, толщина несжатой прокладки 2.5мм, толщина крышки – 2мм. Отверстия, в каковые вкручиваются винты не сквозные, они углублены в корпус на 3.9мм, резьба в них нарезана фактически на всю глубину.

Нарезка резьбы на дешёвом мне станке с ЧПУ неосуществима, исходя из этого она выполнялась посредством трех намерено заточенных метчиков и шуруповерта.Готовый корпус испытывался на герметичность погружением в воду на 12 часов. Для обнаружения вероятных протечек употреблялась фильтровальная бумага. Корпуса были герметичны. Для исключения конденсации воды в корпуса при низких температурах, в свободном количестве около аккумулятора размещается тканевый мешок с силикагелем.

Опробования и предстоящая эксплуатация продемонстрировали, что конденсат в корпусе не образуется.О разработке электронной частиЭлектронная часть второй версии прибора в плане использованных ответов весьма похожа на первую версию. В качестве главного процессора использован микроконтроллер ATmega1284p, трудящийся на частоте 8мГц.Все часы и датчики настоящего времени DS1337 подключены к нему по шине I2C. Дополнительный сигнал с частотой 1Гц заведен на отдельный вход микроконтроллера процессора.

Это разрешает применять дремлющие режимы с остановкой главного тактового генератора для лучшего энергосбережения. Зарядка аккумулятора осуществляется посредством контроллера max1879 с внешним ключом, но сейчас он напрямую подключается к зарядному устройству через гермовводы. Для индикации тока заряда введена токоизмерительная цепь на операционном усилителе TS321, всецело подобная примененной в первой версии устройства.

Экран и SD карта подключены к контроллеру по одной шине SPI, но сейчас в схеме предусмотрена возможность отключать питание SD карты в то время, в то время, когда она не употребляется. Сенсорные кнопки на фазовых детекторах подобны используемым на первой версии прибора.Пластины сенсорных кнопок вынесены на боковую панель прибора, и над ними сделана фрезеровка для эргономичного поиска вслепую. Кнопок как и раньше три, верхняя условно именуется «Ввод», средняя «–», а нижняя «+».

Фактически все подробности прибора удалось разместить на плате размером 59×41мм со скругленными краями. Лишь защитные сапрессоры и катушки L2-L3 монтируются конкретно на винтах – гермовводах.Датчики освещенности вынесены на отдельную узкую плату, расположенную над дисплеем.

Размер платы выбран так, что в собранном виде дисплей покрывает фактически всю переднюю часть платы.Для придания прибору более эстетичного вида была сделана декоративная накладка, закрывающая все не считая рабочей части датчиков и дисплея освещенности. Об разработке и интерфейсе прибора программной частиПрежде всего, необходимо подчеркнуть, что проект второй версии прибора был перенесен с Arduino на AVR Studio.

Это было сделано вследствие того что никакой настоящей пользы от Arduino не считая стремительной firmware через бутлоадер и UART нет, а вот неприятности с watchdog, энергосбережением и некоторыми мелочами имеется. Обстановка усугубляется еще и тем, что штатных платформ ардуино на ATmega1284p не существует, исходя из этого был выбор – или допиливать Arduino IDE и бутлоадер, или переводить проект на AVR Studio.

Дабы очень сильно не вмешиваться в работу применяемой библиотеки SDFATlib, я оставил в проекте часть arduino core, относящуюся к инициализации, работе с линиями и таймером ввода/вывода. Но трансформации в библиотеку SDFATlib внести таки было нужно, и связано это с трансформацией полярности сигнала SCK при применении схемы отключения SD карты. Кстати SDFATlib может трудиться как с библиотекой SPI унаследованной от ардуино так и со своей собственной.

В моем проекте SDFATlib сконфигурирована на работу с SPI через собственную библиотеку для AVR (кстати это стандартная ее конфигурация, не смотря на то, что вероятна и работа через библиотеки Arduino).Ответственным отличием второй версии прибора есть энергосбережение. Потому, что включенный цветной экран, потребляет около 3ма в активном режиме, главный метод энергосбережения это перевод экрана в дремлющий режим через некое время бездействия прибора.

Включение экрана выполняется такой же «инициирующей» комбинацией кнопок, которой выполнялось включение подсветки в первой версии прибора – удержанием крайних кнопок, при отпущенной средней. При подключенном экране сенсорные кнопки и датчики опрашиваются с периодом главного цикла равным приблизительно 200мс, с таким же периодом опрашиваются, и обновляются кое-какие элементы индикации, такие как время и состояние кнопок.

Отображаемая информация с датчиков обновляется с в два раза громадным периодом, приблизительно раз в 400мс. Таковой период, на мой взор, оптимален, потому как при более маленьком периоде обновления изменяющиеся цифры некомфортно просматривать, а при более долгом будет заметно запаздывание показаний.

Частота опроса всех датчиков намерено выбрана в два раза выше частоты обновления индикации, потому как из датчиков давления и влажности считываются два измеряемых параметра попеременно: на протяжении одного опроса температура, на протяжении следующего — давление или влажность. Все «свободное» время главного цикла процессор находится в режиме ADC noise reduction, измеряя ток заряда аккумулятора.

В итоге при подключенном экране прибор потребляет приблизительно 6мА.При отключённом экране обновления индикации не нужно, исходя из этого опрос кнопок и датчиков проводится реже, раз в 500мс, а все свободное время процессор проводит в режиме power down. Выход из режима power down происходит по прерыванию pin change interrupt от часов настоящего времени. Наряду с этим усредненные эти со всех датчиков записываются на карту памяти раз в 60 секунд независимо от режима работы экрана.

Для понижения потребления энергии вся периферия микроконтроллера включается перед применением через регистры PRR и отключается по окончании применения. Потребляемый прибором ток с отключённым экраном образовывает в среднем приблизительно 250мкА, из которых, около 100мкА приходится на экран в режиме power down, а другое по большей части на микроконтроллер.

Наряду с этим понижение частоты опроса датчиков фактически не дает уменьшения потребляемого тока, по причине того, что большая часть энергии расходуется на протяжении опроса сенсорных кнопок. Необходимо подчеркнуть, что тип применяемого тактового генератора также воздействует на энергопотребление. Так, при тактировании микроконтроллера от встроенного RC осцилятора потребляемый ток в режиме отключённого дисплея оказывается немного меньше чем при применении внешнего кварца.

Разумеется, это связанно с более стремительным стартом и меньшей диссипативной емкостью RC осцилятора. В итоге, потому, что в данной версии прибора нет особенных требований по стабильности тактовой частоты микроконтроллера, в окончательной версии прибора в качестве тактового генератора употребляется встроенный RC осцилятор (не смотря на то, что на плате имеется место под кварц).Серьёзные трансформации коснулись режимов отображения информации, все недочёты, распознанные при применении первой версии прибора, были учтены и совершены соответствующие трансформации в программе.

Сейчас имеется 4 разных режима отображения данных (под режимом отображения понимается вид главного экрана), переключение между которыми осуществляется кнопкой ввод.Первый экран употребляется для отображения истории трансформации метеоданных в виде графиков, конечно текущих показаний датчиков, даты и времени. На первый взгляд может показаться, что тут фактически ничего не изменилось с первой версии прибора, но в действительности это не верно.

Сейчас прибор запоминает температуру, влажность, и давление каждые 120 секунд, и хранит в ОЗУ эти за последние 4 дня — всего 2880 отсчетов. Все эти сведенья доступны для просмотра, в различных масштабах времени. По умолчанию на экране показываются самые последние эти, но, удерживая кнопку «–» возможно перейти в режим перемотки, и после этого кнопками «+» и «–» перемещаться по оси времени назад и вперед.

Выход из режима перемотки осуществляется кнопкой «ввод». Переключение масштабов по времени осуществляется кнопкой «+». В конечной версии firmware предусмотрено 4 масштаба по времени:

• 2мин/пиксель (3.2 часа на целый график).
• 6мин/пиксель (9.6 часа на целый график).
• 10мин/пиксель (16 часов на целый график).
• 30мин/пиксель (48 часов на целый график).

Принципиально вероятны и каждые другие варианты масштабов, кратные 2 минутам. Сейчас при построении графиков вероятны разные варианты интерпретации метеоданных. Давление может отображаться конкретно, быть может пересчитываться в барометрическую высоту относительно точки с заданным опорным давлением.

В первом случае правая шкала калибрована в миллиметрах ртутного столба, а во втором случае – в метрах. Влажность также может отображаться или конкретно (голубоватое заполнение) или пересчитываться в точку росы, тогда кроме кривой температуры отображается кривая точки росы (малиновая). влажности отображения и Режим давления переключается на втором экране.Второй экран, как и в первой версии, отведен для отображения всех данных о текущем состоянии датчиков и прибора.

Тут продемонстрированы такие параметры как напряжение на аккумуляторе, ток заряда, текущие показания главных датчиков, давление нулевой отметки высоты, время, дата. На последней строке продемонстрирован итог последней попытки записи на SD карту, и текущий вариант интерпретации метеоданных на графиках. На этом экране кнопками «+» и «–» возможно переключать вариант интерпретации метеоданных, а нажатием инициирующей последовательности войти в режим настройки часов.

Что касается SD карты, отображается итог последнего обращения. В случае если запись прошла удачно, показывается число байт, записанных на протяжении последнего обращения, в случае если случилась неточность – отображается «Err», а вдруг карты не было в картоприемнике, отображается «—».Третий экран рекомендован для установки опорного давления барометрического высотомера. В первой строке показывается текущее опорное давление и соответствующая ему барометрическая высота.

Ниже продемонстрировано текущее давление. Потом направляться таблица истории опорных давлений с указанием даты и времени их установки, последней строчком продемонстрированы время и дата.

Изменение опорного давления осуществляется кнопками «+» и «–», и оно машинально добавляется в таблицу истории, в случае если при переключении на следующий экран, установленное текущее опорное давление превосходно от последнего исторического значения.Четвертый экран рекомендован для подробного отображения данных предоставляемых RGB датчиком освещенности max44008. Первые пять строчков показывают текущую освещенность по каналам в числовом и графическом виде, потом следуют расчетные цветовая температура и цветовые координаты падающего света.

Потом направляться строка с двумя показаниями в люксах. Левое число относится к текущим показаниям датчика max44008, правое – к max44009. Последние четыре строки всецело совпадают с таковыми с первого экрана.Работа подсветки пара изменилась если сравнивать с первой версией прибора, по причине того, что поменялся режим работы экрана.

Подсветка так же, как и прежде включается инициирующей комбинацией кнопок (как и экран) причем, в случае если в момент включения экрана освещенность образовывает меньше 100люкс, подсветка включается вместе с экраном. В момент включения таймер отключения подсветки, устанавливается на некий период, выбранный равным 40 секундам. Любое нажатие на кнопку при включенной подсветке устанавливает значение таймера отключения не ниже другого периода, заданного равным 12 секундам.

Перед включением подсветки все показания датчиков освещенности запоминаются, и в течение начального периода горения подсветки равного приблизительно 7 секундам, на всех экранах отображаются как раз запомненные показания датчиков освещенности, наряду с этим фон отображаемого текста изменяется с белого на зеленый. Благодаря запоминанию показаний прибор может отображать малые освещенности не искаженные засветкой датчиков собственным экраном.

На всех экранах не считая второго нажатие инициирующей комбинации при горящей подсветке ведет к выключению подсветки, на втором экране эта комбинация включает режим настройки часов.О работе датчиков освещенности, в особенности о max44008 стоит поболтать раздельно. Данный датчик был добавлен в версии прибора 2M, с целью увеличить диапазон работы люксометра метеостанции в область низких освещенностей.

Большая чувствительность унаследованного от первой версии прибора датчика max44009 равна 45милилюкс/отсчет, чего в полной мере хватает для измерения освещенности в сумерках, но не хватает для измерения освещенности в лунную и безлунную ночь. Само собой разумеется, измерение освещенности не есть главная задача моей метеостанции, но раз уж в приборе имеется люксометр, а в походах время от времени приходится двигаться ночью, хочется иметь инструмент, что продемонстрирует, как чёрная на данный момент ночь.

Исходя из этого и был выбран самый чувствительный датчик, родственный используемому в более ранних предположениях max44009. Датчик имеет шесть каналов для измерения освещенности в различных диапазонах и один канал измерения температуры. Датчиков температуры в приборе нам и без того хватает, исходя из этого прибор опрашивает лишь шесть оптических каналов – видимый (Clear), красный (Red), зеленый(Green), светло синий (Blue), инфракрасный (IR), и компенсационный (IRcomp).

Первые пять каналов предназначены для измерения освещенности в разных участках спектра, а шестой рекомендован для компенсации инфракрасной засветки видимых каналов. Установка таких параметров как коэффициент усиления (по сути — чувствительность) и время накопления сигнала (также воздействует на точность и чувствительность измерений) вероятна лишь для всех каналов сходу, причем лишь извне.

Возможность автоматического выбора этих параметров самим датчиком не предусмотрена, и в отличие от max44009, подстраивать чувствительность приходится из программы. В соответствии с документации на датчик, выдаваемые исходные значения смогут быть пересчитаны в мощность светового потока на единицу площади в милливаттах на квадратный сантиметр.

В том месте же приведены и кривые (в действительности прямые) для пересчета выдаваемых данных в люксы для таких источников как люминесцентная лампа и лампа накаливания. Я совершил собственную калибровку, сравнивая показания max44009 и нового max44008, применяя как источник рассеянный солнечный свет, свет люминесцентной лампы, светодиодного фонаря, и усреднил показания. В следствии я взял похожие значения для коэффициентов пересчета.

В итоге чувствительность max44008 оказывается приблизительно 1.4 милилюкс на отсчет в самом чувствительном диапазоне, что на полтора порядка лучше, чем у max44009. Конченое значение показаний люксометра формируется методом линейной сшивки данных с малочувствительного max44009 и чувствительного max44008 в области значений 5-10 люкс.

Вычисление цветовых цветовой температуры и координат реализовано в соответствии с документации, легко по причине того, что имеется такая возможность.Отдельного изучения заслуживает вопрос о точности датчиков освещенности и влиянии ИК засветки на достоверность показаний. Корень неприятности содержится в том, что светочувствительные элементы датчиков max4400x (и множество вторых интегральных датчиков и фотодиодов, матриц фотоаппаратов ивидеокамер , и других устройств) сделаны на базе кремния.

По собственной физической природе такие светочувствительные элементы регистрируют электромагнитное излучение с долгой волны, меньше некоего предела определяемое шириной запрещенной территории. Для кремния эта предельная долга волны образовывает примерно 1100нм. В то же самое время, человеческий глаз совсем нечувствителен к электромагнитным излучениям с долгой волны больше 800нм. Исходя из этого излучения с долгой волны больше 800нм (в большинстве случаев 800-1400нм) именуют ближним инфракрасным.

Для того чтобы излучения большое количество в спектрах излучения нагретых тел, таких как лампы накаливания, дуговые лампы либо солнце. И такое излучение фактически отсутствует в спектрах белых люминесцентных ламп и светодиодов. В большинстве случаев светочувствительные элементы покрывают сверху особыми фильтрами, каковые приближают их кривую чувствительности к требуемой в конкретном применении. Таковой фильтр может ослаблять ближнее ИК излучение на пара порядков, но не отсекает его всецело.

Наряду с этим остается неприятность, которая связана с тем, что человеческий глаз не видит в ближнем ИК диапазоне совсем, а прибор, что обязан измерять поток видимого света, его хоть мало но регистрирует. Имеется пара дорог ответа данной неприятности. Так, в цифровых фотоаппаратах либо камерах перед матрицей размещают особый многослойный фильтр, что ослабляет излучение ближнего ИК диапазона приблизительно на 3 порядка.

В датчиках max4400x используется второе ответ – применение дополнительного «компенсационного» канала. В датчике устанавливается пара фотодиодов с различными фильтрами, с приблизительно однообразным пропусканием в ближнем ИК диапазоне, и итоговая освещенность в видимом диапазоне определяется как разность измерений с двух фотодиодов.

В нашем случае датчик max44009 делает компенсацию машинально, а датчик max44008 лишь отдает наружу эти измерительного канала, а компенсацию пользователь обязан делать сам, вычитая считанные значения одно из другого.Для проверки адекватности работы ИК компенсации я совершил пара несложных опытов. Первый – изучение влияния ИК засветки от ИК светодиода с долгой волны излучения 880нм на показания обоих датчиков.

Сравнивались показания каналов при подключенном и отключённом источнике ИК излучения и неизменной световой обстановке. Опыт продемонстрировал, что оптимальнее ИК компенсация трудится в канале clear датчика max44008. В то время, когда ИК засветка превосходит видимый свет по интенсивности приблизительно на порядок, неточность скомпенсированного канала clear образовывает не более 10%, а датчик max44009 при таковой засветке выдает очень сильно заниженные показания (имеет место перекомпенсация).

А вот показания цветных каналов RGB датчика при ИК засветке начинают «плыть», причем в различные стороны. Нашлась еще одна странность в работе этого датчика – скачки настоящих измеренных значений при переключении коэффициента усиления PGA с 16 на 256 в канале ircomp. Вторым опытом была проверка правильности измерения цветовой температуры, применяя разные источники с известной цветовой температурой.

Учитывая, что у меня нет правильного колориметра для проверки, я могу заключить, что max44008 показывает более либо менее адекватные результаты для таких источников как светодиоды и люминисцентные лампы, но результаты измерений для ламп накаливания, горящих как с полным накалом так и с недонакалом, полностью недостоверные ввиду ИК засветки. Тут стоит упомянуть, что при применении недонакаленной лампы в качестве источника ИК излучения, перекомпенсация датчика max44009 все так же заметна.Стоит упомянуть еще об одном недочёте датчика max44008 – о темновом токе.

Так, при температуре ниже 15 градусов Цельсия в полной темноте показания датчика max44008 нулевые, но с ростом температуры очень сильно растет темновой ток. При температуре 18 градусов он образовывает 1 отсчет, 20 градусов уже 2 отсчета, а при 30 градусах уже 7 осчетов.

В полной мере возможно, что датчик возможно откалибровать для термокомпенсации темнового тока, но я этим вопросом не занимался, по причине того, что нашёл заметный рост темнового тока лишь в то время, когда разбирал лог данных из поездки в Карелию, правильнее ту его часть, в то время, когда прибор был упакован в сумку и гермомешок.О зарядке аккумулятора. Как видно из схемы, зарядом батареи руководит отдельный контроллер max1879, а процессор и делаемая на нем программа смогут лишь измерять напряжение на аккумуляторе и ток заряда через соответствующие цепи.

Но последовательность мер был принят чтобы прибор имел возможность нормально зарядиться и включиться, даже в том случае, если аккумулятор сядет всецело. Сейчас в проекте употребляется watchdog, и прошит fuse WDTON, что снабжает непроизвольный старт watchdog при любом сбросе контроллера. Наряду с этим порог brownout установлен 1.8В, источником тактовой частоты есть встроенный RC осцилятор, и fuse CKDIV8 также прошит.

Чтобы включенный watchdog не приводил к циклической перезагрузке, посредством __attribute__((section(.init3))) в начало инициализации контроллера встроена перенастройка watchdog на период равный четырем секундам. Благодаря установленному CKDIV8 контроллер стартует на частоте 1мГц что вероятно при напряжениях от 1.8В. По окончании инициализации main контроллер контролирует напряжение на аккумуляторе.

Если оно меньше установленного порога (2.7в), на экран выводится сообщение о разряде аккумулятора и значение напряжения на аккумуляторе, по окончании чего контроллер ожидает приблизительно 500мс, выключает экран и уходит в power down до сброса по watchdog. В случае если напряжение выше порога, программа переключает тактовую частоту на 8мГц через регистр CLKPR, и инициализируется в обычном режиме.

В качестве дополнительной меры безопастности запись на microSD карту происходит лишь в случае если напряжение на аккумуляторе выше некоего порога, выбранного равным 3.2В. В следствии кроме того при глубоком разряде аккумулятора прибор работает в обычном режиме, пока это вероятно. Благодаря блокировке записи на карту сбой карты при записи исключен.

В случае если при глубоком разряде напряжение упадет так, что процессор зависнет, (опыт продемонстрировал, что это происходит при напряжении около 2.3в), случится сброс по watchdog и прибор уйдет в нескончаемый цикл складывающийся из кратковременной индикации и перезагрузок «батарея разряжена». При еще более глубоком разряде прибор отключится по BOD. При подключении к зарядке все происходит в обратном порядке. Контроллер max1879 заряжает глубоко разряженный аккумулятор малым током 8ма.

В то время, когда напряжение аккумулятора превысит приблизительно 2в, микроконтроллер спрыгнет по BOD и продемонстрирует мигающее раз в 4 секунды сообщение «батарея разряжена». Наряду с этим средний потребляемый ток не превысит 1мА, и зарядка продолжится. В то время, когда напряжение на аккумуляторе достигнет значения в 2.5В, случится переход на заряд полным током, а при 2.7В случится обычное включение прибора.

Такое ответ, на мой взор, снабжает индикацию и лучшую работоспособность при глубоком разряде аккумулятора и устойчивый выход из глубокого разряда. А вот в случае если установить порог BOD в 2.7В, вероятны случайные фальшивые срабатывания при негативном стечении событий (уж через чур близок большой порог BOD к минимальному выходному напряжению стабилизатора).Штатная индикации о низком заряде аккумулятора в виде мигающих букв «LB» имеет порог срабатывания 3.65В, что соответствует приблизительно 20% остатку заряда аккумулятора, другими словами прибор может проработать приблизительно месяц по окончании включения индикации о необходимости заряда.

Исходя из этого пропустить момент, в то время, когда нужно заряжать прибор весьма сложно, в случае если хоть время от времени наблюдать на его показания. По данной причине я сделал вывод, что более назойливая индикация разряженного аккумулятора не нужно. Светодиод-индикатор заряда, подключенный к max1879, находится на плате с противоположной от экрана стороны, исходя из этого на зарядке прибор светится зеленым изнутри.Для зарядки прибора сделана особая подставка с углублением под прибор и двумя контактными группами.

Подставка оснащена разъемом microUSB для подключения источника тока. Подставка не имеет в электронных схем, лишь провода и самовосстанавливающийся предохранитель. Внимательному читателю выбор микросхемы max1879 в качестве контроллера заряда может показаться пара несуразным, потому как при выбранной схеме заряда от USB совместимого источника тока логичнее было бы применять контроллер со встроенным ограничением тока.

Но выбранная схема есть надежной, не опасается источников с нехорошей стабилизацией выходного напряжения, и единственным ее недочётом, по сути, есть не полная совместимость со стандартом USB в виду отсутствия автоматического регулирования максимально разрешенного тока. Но такая схема снабжает более стремительный заряд при применении сетевого адаптера.Опыт эксплуатации прибораВесной готовься экземпляр версии два, и я забрал его в поход по горному Крыму.

Летом в поход по Белому морю и Ковдозеру, я забрал уже следующий экземпляр версии 2M. Как и прежде, на ходу на байдарке я клал прибор на корпус байдарки перед собой, на протяжении похода по Крыму я носил прибор на шее, на протяжении остановок, днёвок и стоянок я вешал прибор на дерево в тени, в продуваемом ветром месте.Как и первая версия, прибор ощущается как дополнительный орган эмоций, а применение его стало более эргономичным если сравнивать с первой версией.

При массе приблизительно 128г (если сравнивать с 330г первой версии) прибор фактически не ощущается на шее. Внешний вид прибора стал, на мой взор, более аккуратным если сравнивать с первой версией. Сенсорные кнопки на второй версии более эргономичные благодаря размещению сбоку и отсутствию рядом железных частей корпуса, не смотря на то, что в виду не весьма стремительного опроса не у всех получается ими пользоваться с первого раза.

Необходимость включать экран, дабы взглянуть показания прибора не причиняет каких или неудобств. Экран легко включить кроме того на ощупь в полной темноте.

Примененный на второй версии прибора метод отображения графиков, с прокруткой и разными масштабами назад оказывается весьма практичным, разрешая легко разбирать погоду либо пройденный профиль за последние дни.При перемещении пешком, в особенности в горах, весьма комфортно применять отображение давления на графике как барометрической высоты. На графике виден профиль пройденного пути.

С одной стороны таковой график позволяет без проблем оценить неровность той либо другой пройденной тропы, что особенно актуально для горных троп Крыма, идущих по лесу.Иначе по графику легко видеть личный темп перемещения вверх и вниз (актуально на крутых подъемах) и оценивать, сколько осталось до конца перемещения на участках с известным перепадом. На протяжении водных походов по морю либо озерам, в то время, когда высота над уровнем моря постоянна, давление эргономичнее отображать как раз как давление.

По тенденциям трансформации давления возможно делать выводы о поведении погоды в течение ближайших двух дней. В горах с отслеживанием тенденций давлений сложнее, их видно на графике лишь за время стоянки.Наряду с этим, как уже отмечалось в прошлой статье, собственное перемещение в горах а также по холмистой пересеченной местности приводят к намного более стремительным трансформациям давления, чем обычные процессы, протекающие в воздухе.

По данной причине набегающая за сутки погрешность в графике барометрической высоты в большинстве случаев мала, помимо этого ее легко оценивать визуально, экстраполируя трансформации давления на протяжении стоянок и остановок.давления и Графики температуры также занимательны, но их практический суть не столь очевиден. Они разрешают выяснить тенденции трансформации погоды, вернее выбрать одежду, и оценить перспективность попытки просушить собственный снаряжение.

С измерением температуры, как и первой версии, имеется особенности. Так, попадания солнечного света на прибор приводят к заметному его ошибке и нагреву измерения температуры. Помимо этого, на температуру воздуха (и прибора) воздействует лучистый окружающих нагрев и температура предметов.

Так, кроме того в пасмурный сутки, прибор размещенный в тени над сушей показывает температуру на пара градусов ниже, чем в случае если его разместить на корпусе стоящей на воде байдарки. По видимому, это связанно с нагревом воздуха и байдарки над ней рассеянным светом и ИК излучением. Для изучения этого события я кроме того совершил следующий опыт. Как мы знаем, для ускорения теплообмена возможно применить обдув.

Самый несложный метод организовать обдув термометра в безветренную погоду это его на веревочке около себя. Покрутив прибор над сушей в пасмурный сутки в тени, я убедился, что обдув не воздействует на показания. Значит в тени показания, и без того соответствуют температуре воздуха.

Так как если бы температура прибора отличалась от температуры воздуха, благодаря к примеру лучистому нагреву, интенсификация теплообмена привела бы к изменениям условия показаний и изменениям равновесия в меньшую сторону. В случае если же покрутить прибор над поверхностью воды, показания температуры становятся меньше, чем, в случае если прибор лежит на байдарке, причем эффект отмечается кроме того при наличии маленького ветра.

Из этого можно сделать вывод о существенности нагрева прибора от байдарки, и возможно, от вторых освещенных подстилающих поверхностей.Стоит упомянуть и о возможности отображения точки росы. Температура точки росы есть функцией безотносительной влажности воздуха (массы пара в единице количества), и разрешает делать выводы о содержании воды в воздухе.

В случае если забрать некий количество воздуха и нагреть его, температура возрастет, относительная влажность упадет, а температура точки росы не изменится. Соответственно, потому, что датчик постоянно находится в равновесии с узким слоем воздуха его окружающим, в случае если нагреть датчик (либо целый прибор), отображаемая температура возрастет, отображаемая влажность упадет, а отображаемая температура точки росы не изменится.

В действительности все пара сложнее, по причине того, что дискретность и погрешность измерения температуры и особенно влажности очень сильно воздействуют на точность вычисления точки росы. Однако, возможно заявить, что расчетная точка росы, а не относительная влажность есть информацией о количестве воды в воздухе, причем на нее не воздействуют неточности измерения температуры связанные с нагревом прибора солнцем.

В большинстве случаев, температура точки росы изменяется достаточно медлительно, и ее суточные колебания смогут составлять всего 2-5 градуса против 10-15 у температуры воздуха. Летом увеличение точки росы приблизительно до 20 градусов есть предвестником образования гроз.Люксометр, оснащенный сейчас двумя датчиками разрешает измерять освещенность, и приобретать точные результаты измерений в самых различных условиях: как в солнечный сутки, так и в безлунную ночь, а также в весьма чёрных помещениях.

Его показания разрешают делать выводы о толщине облачного покрова на небе либо о глубине сумерек. Возможность построения графика освещенности в приборе не предусмотрена, по причине того, что показания во многом зависят не только от освещенности, но и от пространственного положения окружающих предметов, и самого прибора, соответственно из для того чтобы графика было бы тяжело извлечь данные.

Благодаря наличию двух датчиков один из которых RGB c ИК каналом, люксометр предоставляет достаточно большое количество информации о освещенности, цветовой температуре, и уровне ИК излучения. Но, на мой взор, данный функционал более нужен при оценке освещенности в помещениях, чем в походах.Подводя результат, напомним, что второй прибор оказался эргономичнее и практичней первого. Корпус достаточно легок, компактен и приятен на ощупь кроме того при низких температурах.

Время работы на одной зарядке аккумуляторная батарей более чем достаточное для любого похода. Графики возможно легко масштабировать и листать в пределах последних четырех дней, чего достаточно для анализа погоды и/либо пройденного профиля пути, а функционал прибора, на мой взор, достаточен.

SD карта возможно легко извлечена для копирования данных.В случае если описание опыта эксплуатации первой версии прибора заканчивалось перечнем недочётов, то тут я для того чтобы перечня приводить не буду, по причине того, что явных недочётов, на мой взор, у прибора нет. Само собой разумеется, идеи по наращиванию функционала имеется неизменно, но в ходе эксплуатации у меня не появлялось эмоции дефицита какой-либо функции. Исходя из этого дальше я разгляжу вероятные варианты развития проекта.Одним из вероятных дорог развития прибора есть добавлений новых функций к ПО прибора. Тут возможно предложить такие направления:

• Добавить возможность разделять и отображать на графике трансформации давления связанное с трансформацией состояния воздуха и с трансформацией высоты на которой находится прибор. Для реализации данной возможности потребуются кое-какие модельные догадки, дабы апроксимировать поведение давления на опорной высоте, и итог будет не весьма правильным, но добавить таковой режим отображения к дешёвым было бы весьма интересно.
• Сделать функцию обновления ПО прибора через SD карту.
• Добавить настройки частоты записи данных на режимы и карту отображения стремительных трансформаций метеоданных (особенно актуально для давления) для расширения сферы применения прибора, к примеру в городских условиях.
• Добавить логгирование трансформации настроек опорной показания и высоты каналов RGB датчика на SD карту.

Кроме этого имеется идеи о развитии комплекта датчиков на будущее. К примеру, возможно добавить особый датчик, предназначенный для измерения температуры воды в родниках и водоёмах, датчик солености воды (TDS-метр), и добавить возможность хранения соответствующей истории измерений в ПО. Так как время от времени весьма интересно измерить температуру воды в водоеме, а датчики температуры, имеющиеся в приборе, пара инерционны и не предназначены для погружений, не смотря на то, что погружение для них и безвредно.

Помимо этого, к комплекту датчиков освещенности возможно добавить датчик ультрафиолета, дабы определять, как страшно пребывать на ярком солнце при текущем состоянии воздуха.Конструкция корпуса прибора второй версии также имеет некий запас для размера и дальнейшего снижения веса. За счет понижения толщины стенок, применения более мягкой прокладки и более узкой крышки (к примеру, из закаленного стекла), уменьшения размера аккумулятора корпус возможно сделать немного меньше и легче.

Раздельно стоит заявить, что мне удалось отыскать сейчас создаваемый трансфлективный экран размером 2.4” разрешением 320×240 точек. Исходя из этого третью версию прибора вероятно будет сделать всецело из серийно производимых компонентов.

Но при переходе на экран большего разрешения направляться расширить тактовую частоту процессора, чтобы перерисовка не занимала через чур много времени, и расширить количество ОЗУ, дабы действенно применять возросшее количество пикселей на экране, снизив предельное количество градусов, метров и мин. на пиксель. По данной причине третья версия прибора, возможно, будет собрана на микроконтроллере серии AVR Xmega либо STM32.Исходный код программы, кривые для фрезеровки и разводка платы дешёвы по ссылке.

Случайная статья:

• Интерфейс jtag? — это очень просто!
• Как в ворде писать формулы?

Skywatch Geos N11 профессиональная портативная метеостанция с аксессуарами

Похожие статьи:

• Профессиональная метеостанция

  Согласиться честно, ни при каких обстоятельствах не осознавал, для чего люди берут домашние метеостанции за тысячу-вторую рублей, в то время, когда…

• Обзор портативной колонки monoprice cradle bluetooth nfc

  Привет Geektimes!Мы знакомим вас с гаджетами американской компании Monoprice, дистрибьюторами которой есть наша фирма SOUND4YOU. Сейчас обращение будет…

• Портативный диагностический прибор mouthlab — современная версия трикодера из star trek

  Любители научной сериала и фантастики «Звёздный путь» (Star Trek) точно привычны с таким прибором как трикодер. Корабельный доктор-человек,…