2.3 Формування рішень щодо розроблюваної вимірювальної системи

Проаналізувавши існуючі прилади для вимірювання умов навколишнього середовища в дипломному проекті було прийнято рішення засоби вимірювання для визначення температури та вологості взяти стандартні, що випускаються промисловістю з вихідним цифровим сигналом. Для вимірювання тиску спроектувати окремий засіб вимірювання, так як для виконання вимог технічного завдання необхідно витримати геометричні розміра, масу та значні вимоги що до стійкості до впливу складних погодних умов. Все це вимагає відмовитися від самописців характерних для барографів і мінімізувати механічні частини вимірювального пристрою.

3 Проектування Вимірювальної системи

3.1 Розробка схеми функціональної структури

У відповідності із технічним завданням на розробку вимірювальної системи, дипломним проектом передбачено реалізацію ряду функцій:

1. вимірювання температури;

2. вимірювання атмосферного тиску;

3. вимірювання вологості;

4. відображення результатів вимірювання на індикаторі;

5. відображення стану вимірювальної системи та повідомлень про причини зупинки роботи системи;

6. масштабування сигналів з вимірювальних перетворювачів;

7. обмін даними між вимірювальною системою та персональним комп’ютером;

8. збереження результатів вимірювання;

9. відлік часу;

10. лінеаризація статичних характеристик вимірювальних перетворювачів.

Схема функціональної структури представлена на креслені А11.00АТХ.01.С2.

3.2 Вибір комплексу технічних засобів

3.2.1 В якості керуючого мікроконтролера використано PIC16f877. В дипломному проекті прийнято рішення для реєстрації результатів вимірювання тиску, вологості, температури та часу реєстрації використовувати енергонезалежну пам'ять мікроконтролера. Об’єм якої достатній для виконання вимог технічного завдання щодо збереження данних протягом часу вимірювання. Швидкодія PIC16f877 достатня для керування пристроями, що використовуються в вимірювальній системі, що проектується.

Технічна характеристика PIC16f877:

1. усі команди використовуються за один цикл, крім інструкцій переходів, які виконуються за два цикли (тактова частота до 20МГц);

2. до 8к * 14 слів FLASH пам’яті програм;

3. до 368 * 8 байт пам’яті даних (ОЗП);

4. до 256 * 8 байт EEPROM пам’яті даних;

5. скидання по включенню живлення;

6. програмування в готовому пристрої (використовується два висновки мікроконтролера);

7. широкий діапазон напруги живлення від 3.0В до 5.5В;

8. підвищена навантажувана здатність портів/виводу (25 мА);

9. мале енергоспоживання.

3.2.2 Для виведення інформації про стан вимірювальної системи та результати вимірювання прийнято рішення використати рідкокристалічний індикатор типу AC-162BGA, що має два рядки по 16 символів у кожному. Чого достатьно для вибору режиму функціонування, настройки приладу та контролю його роботи.

3.2.3 В якості первинного вимірювального перетворювача для визначення тиску принято рішення використати сильфон, так як при тих же габаритах сильфон розвиває більше тягове зусилля ніж інші подібні пристрої (наприклад трубчата пружина). Сильфон деформується пропорційно зміні вимірюваного атмосферного тиску, тим самим відбувається перетворення вимірюваної величини у зміну положення верхньої точки сильфону. Перетворення переміщення сильфону в електричний сигнал принято рішення проводити за допомогою індуктивного перетворювача. Він перетворює малі лінійні механічні переміщення сильфону в електричний сигнал змінного струму. При цьому використовується залежність індуктивності котушки ввімкненої в коло змінного струму від магнитного опору зміного зазору в магнітопроводі розмір якого змінюється саме під дією деформації сильфону. Із великого різновиду індуктивних датчиків в дипломному проекті обрано диференційну схему перетворювача. Для перетворення зміного струму в постійний наступним встановлено відповідний перетворювач, що складається із діодного мосту та кола згладжуючого пульсації.

3.2.5 Для настройки пристрою передбачена клавіатура, яка являє собою ряд кнопок без фіксації контакту.

3.2.6 Для визначення температури та вологості в дипломному проекті обрано цифровий термометр НТ167, це комбінований прилад, що сполучає функції термометра й гігрометра. Він може вимірювати температуру, вологість і передавати результати в комп'ютер через інтерфейс RS232 у реальному часі.

Технічні характеристики:

1. діапазон -20 : +60°С (точність +0,7°С);

2. вологість 0 - 100% RH, точність +2,5%ВЕРБ при 25°С;

3. визначення максимуму, мінімуму, запис в пам'ять приладу;

4. утримання вимірюваного значення;

5. живлення від батарейок або від мережі;

6. індикація розрядки батарейок;

7. габарити/маса 184*64*30 мм / 320 гр. Щуп - 190*15 мм.