Come costruire un sensore di altitudine

Costruire un sensore di altitudine non è poi così impossibile, se si sceglie l’hardware giusto. Certo, bisogna prestare particolare attenzione alla condensa, in modo che poi il ghiaccio non rovini tutto. Ma con due pile, un barometro e un ricevitore GPS, si ha (quasi) tutto quello che è necessario per un'avventura in alta quota. Ecco allora qualche suggerimento per costruire un sensore di altitudine fai da te.

Sensore di altitudine: cominciamo dalle batterie

Quando si inizia a costruire il sensore di altitudine, bisogna innanzitutto pensare alle batterie. Utilizzando due Energizer Ultimate Lithium AA, si è in grado di avere dati di log per più di due mesi con una singola carica. Bisogna però proteggere la scheda dalla condensa, in modo che il ghiaccio che si forma non sia dannoso per il logger.

Per la gestione della potenza, si devono usare i 3 volt delle batterie la maggior parte del tempo e ogni tanto con i 5 volt dell’USB. Per gestire l'alimentazione di 3 volt delle due batterie AA in serie, si usa un regolatore boost MCP1640. Il regolatore boost MCP1640 è un regolatore boost DC step-up molto piccolo. Questo permette di avere un costante rifornimento da 3 volt, ma si possono usare anche le batterie a 1,2 volt (0,6 volt all’una). Il vantaggio di utilizzare il regolatore MCP1640 è che il dispositivo ha bisogno di solo sei componenti per completare il lavoro.

Per gestire l'alimentazione a 5 volt (USB), serve un regolatore di bassa tensione MCP1703. Si tratta di un semplice regolatore a 3 volt (è disponibile in molte varianti), che si prenderà cura di qualsiasi potenza arrivi attraverso il connettore USB. Se si utilizza un MOSFET a canale p collegato alla linea VBus, si può percepire quando il dispositivo è collegato a USB e quindi disattivare il regolatore MCP1640 in modo che i regolatori non siano in conflitto tra di loro. E’ meglio dividere i sensori in due nodi di alimentazione separata, al fine di mantenere staccati i sensori quando il dispositivo è in modalità sleep.

Quali sensori scegliere per il sensore di altitudine?

Sul sensore di altitudine si possono mettere un paio di dispositivi che aiuteranno ad orientarsi e ad avere altre informazioni utili. Ad esempio si può installare un ricevitore GPS, un barometro e un sensore di temperatura, per registrare altitudine, latitudine, longitudine, ora, pressione barometrica e temperatura. Nel corso di un’accensione a freddo un GPS può richiedere anche 29 secondi e se si vuole ottenere una stringa di codice NMEA è meglio spegnere il GPS il più velocemente possibile a risparmiare energia. Ma se è in modalità standby, è capace di un avvio di 1 secondo. Per questo sarebbe meglio tenerlo il più possibile in stanby. Per il barometro si può scegliere ad esempio l’MP3H6115A, che ha una gamma da 15 kPa a 115 kPa. Il sensore di temperatura è un MCP9700, con una gamma da 40C a più di 150 gradi Celsius. Per memorizzare tutti i dati si può usare il 24AA1025 1024k I2C EEPROM seriale CMOS. Questo dà la possibilità di utilizzare fino a quattro di questi chip, per archiviare i dati utilizzando l'I2C, per quasi 6 mesi di registrazione dei dati. Il barometro, il sensore di temperatura e la memoria sono tutti sullo stesso nodo di potenza, così si possono escludere dalla modalità sleep. Per proteggere tutte le parti dall’umidità, si possono rivestire con della cera d’api.

Il microcontrollore per il sensore di altitudine

Per controllare tutti i dispositivi del sensore di altitudine, la MCU principale è la PIC18LF14K50 8-bit. Si tratta di un modello a 20 pin, un USB microcontroller Flash con tecnologia eXtreme a basso consumo. Questo fornisce una USB per collegare il dispositivo a un qualsiasi PC, sia per ottenere dati in tempo reale o per trasferire i dati memorizzati. La MCU ha I2C per il trasferimento dati dal MCU alla EEPROM. Si può usare il UART per la comunicazione tra il ricevitore GPS e il microcontrollore.

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2 Commenti

  1. Rossella De Marchi 30 settembre 2010
  2. @Facebook 30 settembre 2010

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