STATIE AGROMETEOROLOGICA PENTRU EXPERIMENTE DE TEREN

Sistemul de achizitie de date incorporeazã placa de bazã a unui frecventmetru digital multi-canal programabil, proiecat si experimentat de BITNET. Sistemul are o structura modularã, care permite integrarea cu eforturi minimale, a unui pachet de aplicatii conexe care presupun: tip si numãr diferit de senzori atasati (în versiunea actualã, maxim 7), diverse pozitionãri ale unor senzori în spatiu (de ex. mãsurarea iradiantei solare a cerului sau reflectate de sol / vegetatie), programarea parametrilor sesiunilor de achizitie automatã de date din teren.

DESCRIEREA SISTEMULUI DE MASURA

MUX - multiplexor, m C - microcontroler. Semnalele furnizate de senzori sunt convertite în frecvente aproximativ liniar dependente de parametri fizici corespunzãtori. Prin intermediul unui frecventmetru construit în jurul unui microcontroler, datele sunt calibrate, afisate, memorate si transmise la comandã, prin intermediul unei interfete seriale, la un notebook. Sistemul de mãsurã dispune de încã douã canale libere pentru alte traductoare (de ex. viteza vântului si proprietãti electromagnetice ale vegetatiei).

MODULE COMPONENTE ALE SISTEMULUI DE ACHIZITIE DE DATE:

• sistemul de achizitie de date
• periferice:

·

• ecran LCD pentru afisaj
• tastaturã pentru interactiunea cu utilizatorul
• interfata serialã pentru comunicatia cu un PC
• interfata cu senzorii
• pachet software de procesare si comunicatii
• conecticã, carcasã, suport
• alimentare

SPECIFICATII TEHNICE

Domenii de mãsurã: 0 - 65 KHz (+,- 1 Hz); 0 - 1 MHz (+,- 1 %)

Intrari: 8 intrari digitale in frecventa	Output:comunicatie seriala RS232C si afisaj LCD
Memorie: 15.000 valori mãsurate	Ceas de timp real: secunde, minute, ore, ziua, luna , an
Alimentare: 5 Vcc tensiune stabilizatã	Dimensiuni: 140 x 85 x 16 [mm]

PACHETE SOFTWARE PRELIMINARE DEZVOLTATE PENTRU ACHIZITIA DATELOR DE LA SENZORI

Programul de achizitie, calibrare, memorare si afisare a datelor este realizat de BITNET si reprezintã programul care gestioneazã functionarea sistemului de achizitie de date. Se încarcã în EPROM.

Functiile sale constau în:

• achizitia datelor (modul de baleiere a canalelor, numãrul de date pe care se calculeazã media, memorarea datelor furnizate de senzori si ceasornicul intern, etc.)
• calibrarea datelor achizitionate
• asigurarea comunicãrii cu perifericele (afisaj, tastaturã, comanda diafragmei electrice a convertorului de iradiantã solarã, PC extern)

METODA DE CALIBRARE ON-LINE A DATELOR FURNIZATE DE TRADUCTORI

Fiecare dintre canalele de mãsurã ale statiei functioneazã pe urmãtorul principiu: traductorul de pe canalul respectiv converteste, aproximativ linear, o mãrime fizicã în frecventã. Microcontrolerul unitãtii centrale citeste valoarea frecventei si determinã apoi, pe baza unor functii de calibrare aflate în memorie, valoarea corespunzãtoare a mãrimii fizice. Valoarea instantanee astfel calculatã este memoratã în RAM si afisatã direct. Pentru N (programabil) de cicluri de citire a valorilor mãsurate pe fiecare canal, se efectueazã o medie aritmeticã a lor iar datele medii astfel determinate sunt memorate, într-o matrice, care contine si data la care s-a facut inregistrarea.

Pentru fiecare canal, este necesarã determinarea functiei de calibrare: frecventa traductorului functie de valoarea marimii fizice mãsurate, pentru diverse temperaturi din domeniul de mãsurã.

Ridicarea unor familii de curbe de calibrare a canalelor necesitã un volum de muncã semnificativ. De exemplu, doar pentru canalul de mãsurare a umiditãtii relative, ridicarea unei singure familii de curbe (functie de temperaturã) în opt puncte de umiditate cunoscutã, a necesitat 8 x 3 = 24 zile de mãsurãtori continue (24 de ore non-stop), urmand apoi faza de prelucrare a datelor. Utilizarea a 3 zile de masurãtori pentru determinarea variatiilor în outputul canalului statiei la variatii ale temperaturii este justificatã de faptul cã procesele implicate în omogenizarea valorilor umiditãtii relative în atmosferã sunt lente. Mici gradienti termici produc valori fluctuante ale umiditãtii relative a atmosferei din jurul senzorului.

In actuala configuratie, sistemul de mãsurã utilizeazã urmãtoarele familii de curbe de calibrare :

1. CANAL TEMPERATURA > frecventa mãsuratã functie de temperatura cunoscutã
2. CANAL UMIDITATE RELATIVA > frecventa mãsuratã functie de umiditatea relativã cunoscutã prin alte procedee si datele furnizate de canalul de temperaturã calibrat
3. CANAL PRESIUNE ATMOSFERICA > frecventa mãsuratã functie de presiunea atmosfericã si temperaturã
4. CANALELE DE IRADINANTA SOLARA > calibrare hardware a derivei termice si familii de curbe frecventã functie de iradinta solarã furnizate de producãtor.

Toate calibrãrile se fac pe perechea canal de mãsurã (care include deriva termicã a electronicii) si traductor.

Senzorii integrati în traductoarele continute de sistemul de mãsurã sunt listati în Tabelul 1:

Tabelul 1.

Traductor marime fizica / frecventa	Domeniu de masura	Domeniu de temperatura	Producatorul elementului sensibil incorporat
temperatura (aer / sol)	-30 grd. C..+125 grd.C	-30 grd.C..+ 125 grd.C	Bowthorpe
umiditatea relativa a aerului	10 % … 90 %	0 grd. C … 50 grd. C	Valvo
Iradianta solarã Banda largã IR	300 – 1.100 nm 800 – 1.100 nm	-25 grd.C…+70 grd. C	Texas Instruments
presiune atmosferica	20 - 105 kPa	-40 grd. C..+125 grd.C	Motorola

TRADUCTORI

• temperatura
• RH%
• iradianta solara
• presiune atmosferica