Wichit Sirichote
Это устройство было разработано для измерения ежедневной инсоляции. В устройстве применены микроконтроллер PIC18F458 и флеш-карта памяти MMC на 128 Мб. Солнечное излучение измеряется солнечным элементом карманного микрокалькулятора. Микроконтроллер управляет картой памяти через SPI интерфейс. Интервал между записями установлен в одну минуту. Микроконтроллер автоматически определяет наличие карты памяти, открывает файл и начинает запись. На ЖК-дисплее в режиме реального времени индицируется имя файла, текущий номер записи и измеренное значение данных АЦП. Использование флеш-карты памяти позволило регистрировать большой объем данных и быстро их просматривать на персональном компьютере.
 |
 |
|
Рисунок 1. Регистратор солнечной энергии с картой памяти 128 Мб. Справа показан датчик, изготовленный из солнечного элемента микрокалькулятора. |
|
Введение
Для оценки солнечной энергии в исследуемой местности мы регистрируем инсоляцию (Вт/м2). На рисунке 2 представлен график значений инсоляции на временной шкале (интервал 5 мин). Ежедневное количество солнечной энергии может быть легко вычислено интегрированием графика. Для точного измерения солнечного излучения мы используем дорогие пирометры. Однако, для упрощения и удешевления измерений, вполне можно обойтись небольшой ячейкой от калькулятора. Особенностью данного устройства является использование PIC микроконтроллера и карты памяти Multimedia Card для измерения и хранения данных.
 |
|
Рисунок 2. Пример графика солнечного излучения за день. Полная инсоляция равна 4777 Вт×час/м2. |
Принципиальная схема
Принципиальная электрическая схема устройства показана на рисунке 3. Микроконтроллер PIC18F458 работает на тактовой частоте 4 МГц. Его выводы RC2…RC5 используются для организации SPI интерфейса с картой MMC. Поскольку карта памяти питается напряжением +3.3 В, для трансляции уровней от +5 В к +3.3 В мы использовали КМОП микросхему CD4050. Команды передаются к карте через вывод RC5, тактовый сигнал – через вывод RC3, а данные из карты памяти считываются через RC4. Символьный ЖК-дисплей подключен к порту PORTB микроконтроллера в 4-битном режиме. Микросхема U2 TLV2451 используется, как преобразователь тока в напряжение. Она преобразует ток короткого замыкания солнечной батареи в напряжение. С помощью триммера R5 можно согласовать размах сигнала с 5-вольтовым диапазоном входных сигналов АЦП. Сигнал подается на аналоговый входной канал 0 микроконтроллера. Канал 1 используется для подключения термистора. Микросхема U4 является стабилизатором напряжения +5 В. +3.3 В получается из +5 В за счет падения напряжения на диодах D3 и D4.
| Рисунок 3. Принципиальная схема. |
|
Надписи на схеме |
|
|
PIC loader |
PIC программатор |
|
Voltage Divider |
Делитель напряжения |
|
Termisor |
Термистор |
|
Current-to-voltage converter |
Преобразователь ток-напряжение |
|
Solar Cell Sensor |
Датчик – солнечный элемент |
|
Calculator Solar Cell |
Калькулятор солнечного элемента |
|
+9V DC Input |
Входное напряжение +9 В |
|
MMC Socket |
Гнездо для карты памяти ММС |
Объектный код в HEX-файле можно скачать здесь.
 |
 |
| Рисунок 4. Гнездо для карты памяти предоставлено компанией из Китая. | Рисунок 5. Термистор соединен с аналоговым каналом 1. |
 |
 |
| Рисунок 6. Программа контроллера обнаруживает карту памяти автоматически. | Рисунок 7. Когда карта памяти была вставлена в гнездо, программа присвоила новому файлу имя DATA_010, и началась запись. На индикаторе отображается номер текущей записи (00 027) и значения сигналов на аналоговых входах в реальном времени: каналы 0, 1 и 2. |
Перечень элементов
| № п/п | Количество | Обозначение | Значение |
| 1 | 1 | C1 | 0.1 |
|
2 |
2 |
C2, C3 |
30 пФ |
|
3 |
1 |
C4 |
10 мкФ |
|
4 |
1 |
C5 |
10 мкФ 16 В |
|
5 |
1 |
C6 |
1000 мкФ 16 В |
|
6 |
3 |
C7, C8, C9 |
0.1 мкФ |
|
7 |
2 |
C10, C11 |
0.1 мкФ |
|
8 |
3 |
D1, D3, D4 |
|
|
9 |
1 |
D2 |
Солнечный элемент калькулятора |
|
10 |
1 |
D5 |
|
|
11 |
1 |
J1 |
CON10AP |
|
12 |
1 |
J2 |
16x2 текстовый ЖК-дисплей |
|
13 |
2 |
J3, J4 |
CON2 |
|
14 |
1 |
J5 |
Гнездо карты MMC |
|
15 |
1 |
J6 |
Гнездо входного питания +9 В |
|
16 |
3 |
R1, R2, R5 |
10 кОм |
|
17 |
2 |
R3, R4 |
4.7 кОм |
|
18 |
1 |
U1 |
PIC18F458 |
|
19 |
1 |
U2 |
TLV2451 |
|
20 |
1 |
U3 |
4050 |
|
21 |
1 |
U4 |
|
|
22 |
1 |
Y1 |
4 МГц |
