Proiectat pentru o staţie meteorologică, alimentarea şi transmiterea informaţiilor efectuându-se prin două fire
Dallas Semiconductor, în colaborare cu Texas Weather Instruments, au realizat anterior o staţie meteorologică care foloseşte o tehnologie pe o pereche de fire pentru măsurarea vitezei vântului, direcţiei vântului şi temperaturii. Staţia a fost apoi îmbunătăţită prin introducerea unei celule pentru detectarea ploii, care a fost conectată la reţeaua formată dintr-o pereche de fire prin simpla introducere într-un conector de expansiune al plăcii staţiei meteorologice. Deoarece tehnologia pe o singură pereche de fire permite atît alimentarea cît şi transmiterea bidirecţională de date pe o singură pereche de fire, nu sunt necesare alte fire.
Un PC sau un microcontroler care rulează software-ul Touch Memory Executive (TMEX) controlează reţeaua de două fire. Transferurile de date sunt half duplex, iar secvenţele de biţi sunt realizate folosind sloturi de timp pentru codarea lui 1 şi 0 logic, în timp ce alimentarea este realizată în timpul cînd nu are loc comunicarea. Datorită faptului că fiecare dispozitiv care foloseşte o pereche de fire are un identificator de adresă (ID address) unic prin care este identificat pe bus-ul master, mai multe traductoare pot folosi aceeaşi reţea şi software-ul îl poate recunoaşte.
Pentru calculul umidităţii relative corecte (RH) cu ajutorul unui traductor relativ este nevoie să fie măsurate tensiunea de alimentare, temperatura traductorului şi tensiunea de ieşire. Convenţional, toţi cei trei parametrii ai traductorului pot fi monitorizaţi cu un singur circuit integrat care foloseşte o singură pereche de fire. DS2438 Smart Battery Monitor, proiectat pentru alimentarea la baterie pentru a realiza funcţiuni multiple ca semnalizare sau reglarea alimentării cu combustibil, conţine convertoarele analog-digitale de tensiune şi temperatură necesare pentru calculul RH. Dispozitivul mai conţine un convertor de curent de 10 biţi, un acumulator de curent şi un circuit care măsoară timpul, acestea putând fi folosite de alte traductoare. Circuitul mai oferă 40 byte de memorie nevolatilă, unde pot fi stocate informaţii pentru calibrare sau localizare.
Traductorul de umiditate ales este Honeywell HIH-3605, un circuit monolitic conţinând un element capacitiv sensibil, reglabil prin laser, cu un semnal de reglaj aflat în interiorul cipului. Tensiunea de ieşire a acestuia este proporţională cu RH, care este proporţional cu tensiunea de alimentare. Aceasta înseamnă că, atunci când tensiunea de alimentare se modifică, ieşirea traductorului se modifică în aceeaşi proporţie. Tensiunea de alimentare este calibrată la 5Vcc, dar poate lua valori între 4 şi 5,8Vcc. La tensiune nominală şi la temperatura camerei, tensiunea de ieşire variază între 0,8 şi 3,9 Vcc pentru o umiditate între 0% şi 100% (fără condensare). La o valoare de 200µA, curentul de funcţionare este adecvat pentru funcţionarea pe o reţea de două fire. Deoarece circuitul este sensibil la lumină, el trebuie protejat în timpul funcţionării.
Măsurarea RH pe o reţea de două fire
În circuitul din figura 1 C1 şi una din diodele Schottky din CR1 formează un redresor în jumătate de punte care alimentează traductorul şi monitorul bateriei, prin “luarea” de pe bus a energiei necesare, atunci când tensiunea pe bus este de 5V, în timpul perioadelor de pauză în comunicare. Aceasta este o implementare discretă a tehnicii parazite de alimentare folosită intern de dispozitiv, pentru a-şi asigura energia necesară.
Cealaltă diodă Schottky este conectată între terminalele DATA şi GND şi are rol de protecţie prin limitarea excursiei semnalului care scade sub tensiunea GND cu aproximativ 0,4V. Sub controlul circuitului U1, DS2438 monitorizează tensiunea de alimentare disponibilă circuitului U2, traductorului de umiditate şi tensiunea proprie de alimentare Vdd (la pinul 5). Apoi acesta măsoară tensiunea de ieşire a circuitului U2 la intrarea analogică de la pinul 4. În sfârşit, DS2438 dă temperatura în °C, preluată de la convertorul intern de 13 biţi. Software-ul poate apoi folosi aceste date pentru calcularea şi afişarea umidităţii relative corecte.
Sumar
Un traductor de umiditate proiectat pentru folosirea într-o staţie meteorologică pe o pereche de fire este alimentată şi comunică printr-o singură pereche de fire. Datorită indentificatorului unic de adresă, mai multe traductoare pot fi plasate într-o reţea pe o pereche de fire, pentru a monitoriza umiditatea mediului pentru o anumită regiune, cum ar fi o seră.
Traducere de Aurelian Blejan
Calcularea umidităţii relative
Ieşirea traductorului de umiditate Honeywell HIH3605 este o tensiune analogică proporţională cu tensiunea de alimentare. Astfel, convertirea ei în umiditate relativă (RH) cere ca atât tensiunea de alimentare cât şi tensiunea de ieşire a traductorului să fie luate în considerare, conform formulei:
traductor RH =(VOUT/VSUPPLY) – 0,16/0,0062 la 25 °C
Pentru calcularea corectă a temperaturii şi pentru calcularea corectă a RH se foloseşte:
real RH = traductor RH / (1,0546 – 0,00216 T),
unde T este în °C.
Deoarece DS2438 exprimă temperatura în °C, aceasta este cea mai convenabilă formulă folosită pentru traductoarele de umiditate pe o pereche de fire. Dacă temperatura este în °F, real RH poate fi calculat cu formula:
real RH = traductor RH / (1,093 – 0,0012 T),
unde T este în °F