Construirea unui proiect cu senzori legați la microcontroller

1. Cerință

Se cere construirea unui circuit capabil să detecteze și să afișeze informații despre alcolemia din aer respectiv luminozitatea pe un display LCD. Se vor utiliza senzori adecvați, microcontroller (inclusiv programarea lui) și amplificatoare operaționale pentru realizarea temei propuse.

2. Specificații

a. Senzorul de alcool

Pentru măsurarea cantității de alcool din aer, a fost utilizat senzorul MQ-3. Acest senzor are un caracter general, permițând determinarea concentrației mai multor gaze din atmosferă (alcool, metan, benzen, hexan, CO, etc.). Variația rezistenței sale în funcție de rezistența sa calibrată (de 200kΩ la concentrația de 0.4 mg/L în aer curat) poate fi observată în graficul de mai jos:

Rezultă o variație a rezistenței senzorului între 420kΩ (la cantitatea de alcool de 0.1 mg/L) și 20kΩ (la cantitatea de alcool de 10 mg/L). În cadrul acestui proiect, pentru simulările PROTEUS a fost folosită variația 42kΩ-420kΩ. Sub valoarea de 42kΩ a fost afișat un mesaj de eroare, rezultat datorită valorii calculate de peste 5 mg/L alcool în aer. Alte specificații ale senzorului MQ-3 pot fi consultate în ANEXA 1.

b. Senzorul de lumina

Pentru măsurarea luminozității, a fost folosită fotorezistența PGM5506-MP. Aceasta prezintă o rezistență minimă la întuneric de 0.15MΩ. Rezistența sa crește cu câte 6kΩ la o creștere a luminozității cu 10Lx. În cadrul acestui proiect a fost considerată rezistența de 150kΩ pentru luminozitea de 1Lx, 300kΩ pentru o luminozitate de 251Lx, iar valorile rezistenței cresc cu 150kΩ la o creștere a luminozității cu 250Lx. Un grafic al variației rezistenței în funcție de luminozitate poate fi observat în continuare:

Alte specificații ale senzorului PGM5506-MP pot fi consultate în ANEXA 2.

c. Microcontrollerul folosit

În cadrul acestui proiect a fost folosit microcontrollerul PIC16F877A, având frecvența oscilatorului de 20MHz. Au fost folosiți ca intrare analogică pinii A0,A1,A2,A3,A5,E0,E1 și E2. Pe pinii A0 respectiv A1 a fost activat convertorul ADC pentru a obține valori digitale între 0-255. Mai multe detalii despre microcontroller și codul C folosit pentru programarea acestuia pot fi consultate în ANEXA 3.

d. Amplificatoarele operationale folosite

În cadrul acestui proiect au fost folosite 2 amplificatoare operaționale rail to rail 8051, produse de Analog Devices. A fost folosită configurația neinversoare, rezistențele utilizate în montajele acestora fiind calculate astfel încât tensiuea de ieșire aplicată la intrarea microcontrollerului să varieze între 0-5V. Mai multe detalii referitoare la montajul amplificatoarelor operaționale pot fi consultate în ANEXA 4.