27 października 2020
Automatyczny pomiar ciśnienia atmosferycznego – komputerowy barometr
Pewnie każdy zastanawiał się wiele razy, czy moglibyśmy wykonywać automatyczny pomiar ciśnienia atmosferycznego za pomocą zwykłego komputera PC? Komputer zamieniony w barometr pokazywałby nam jaka jest aktualna jego wartość. Podpowiadał, jakiej pogody powinniśmy się spodziewać po wyjściu z domu. Moglibyśmy także sprawdzić jak ciśnienie zmieniało się w ciągu ostatnich kilku godzin. Oczywiście, jest to możliwe. Czego będziemy potrzebowali do zbudowania takiego układu?
Czujnik barometryczny – przetwornik ciśnienia atmosferycznego
Pierwszym elementem takiego toru pomiarowego będzie przetwornik ciśnienia atmosferycznego na standardowy sygnał analogowy, stosowany w układach automatyki. W naszym systemie wykorzystaliśmy przetwornik firmy PELTRON. Jest to polski producent specjalizujący się w wytwarzaniu urządzeń do pomiaru ciśnień i przemieszczeń. Zastosowaliśmy przetwornik ciśnienia atmosferycznego PXAtm, który działa w zakresie 900-1100 hPa. Przetwornik zamienia wynik pomiaru ciśnienia na standardowy sygnał prądowy 4-20 mA. Dlaczego wybraliśmy to rozwiązanie? Jedną z zalet przetwornika jest zastosowanie do wyprowadzenia sygnałów przyłącza elektrycznego standardu DIN 43650. Dzięki temu bezpośrednio do przetwornika ciśnienia podłączyliśmy wskaźnik pętli prądowej LoopView. Uzyskaliśmy w ten sposób możliwość odczytu wyniku pomiaru w miejscu, w którym przetwornik jest zainstalowany.
Automatyczny pomiar ciśnienia atmosferycznego za pomocą komputera PC
Do przetworzenia sygnału analogowego, prądowego na wielkość cyfrową, zrozumiałą dla procesora wykorzystaliśmy moduł uniwersalnego wejścia analogowego MOD-1AI firmy ASPAR. Moduł ten posiada wbudowany szeregowy interfejs komunikacyjny RS‑485. Niestety, standardowe komputery PC nie są wyposażone w interfejs przemysłowy RS-485. Aby połączyć układ do pomiaru ciśnienia atmosferycznego z komputerem wykorzystaliśmy konwerter interfejsu USB na RS-485. Dzięki niemu nawiązaliśmy komunikację szeregową pomiędzy komputerem a oddalonym modułem pomiarowym w oparciu o protokół komunikacyjny Modbus RTU.
Barometr – oprogramowanie do automatycznego pomiaru ciśnienia atmosferycznego
Do pełnej zamiany komputera w barometr potrzebne było oczywiście specjalne oprogramowanie. Aplikację do systemu automatycznego pomiaru ciśnienia przygotowaliśmy w graficznym środowisku programistycznym LabVIEW. Wynik pomiaru ciśnienia atmosferycznego prezentujemy w formie liczbowej. Do interfejsu użytkownika dodaliśmy element graficzny przypominającego wyglądem mechaniczny barometr wskazówkowy. Jest to element wizualizacji. Na tarczy miernika umieściliśmy ikony symbolizujące różne spodziewane stany pogody. Ułatwiliśmy w ten sposób użytkownikowi korzystanie z barometru i odczytywanie prognozowanej pogody. Z wykresu, który zaprojektowaliśmy obok barometru analogowego, ustalimy tendencję zmian ciśnienia na przestrzeni ostatnich 6 godzin.
Słownik pojęć
Barometr
Jest to przyrząd służący do pomiaru ciśnienia atmosferycznego. Jego nazwa pochodzi z języka greckiego: báros ‘ciężar’, metréō ‘mierzę’.