Автоматизация измерения давления, датчик (сравнение, ардуинство)

Данная штука измеряет давление и отдает его в виде напряжения. Мы уже смотрели стрелочный прибор, сейчас будет более продвинутая версия. Кому интересны электронные штуки прошу под кат. Будет немного математики, анализ прибора, ардуинство и прототип готового устройства.

Совсем недавно я делал обзор стрелочного прибора для измерения давления (манометра — как многие заметили в комментариях). Как ни странно, наибольший интерес там вызвал гель для придания герметичности резьбовым соединениям, кого это интересует можете почитать там ). Стрелочный прибор конечно хорошо, он показывает броски давления, легко глазом воспринимаются значения, к тому же, у прибора из прошлого обзора имеется крупный циферблат, но… лет 20 назад мы бы наверно на этом и остановились… а сейчас многие стараются автоматизировать рутинные процессы и доступность электроники всячески этому способствует. Поэтому предметом обзора стало устройство преобразующее давление в напряжение, которое легко подается оцифровке и последующему анализу, многие процессы нуждаются в таких действиях, поэтому, думаю тема интересная.

Я заказал два прибора (курс был не такой конечно), на 5 атмосфер (как и стрелочный прибор из прошлого обзора) пришли в конверте с пупыркой, фото

Размеры:


Как видно на фото, прибор имеет гнездо куда подключен разъем с проводком, разъем герметичен благодаря прокладке. Продавец клянется что прибор подходит как для воды так и для газа.

Первым делом обжимаем кончики проводков, обжимкой из этого моего обзора. Так будет проще с ним работать на этапе тестов.

Особых примечательностей снаружи нет, соответственно переходим к электрическим измерениям. Кабель от прибора содержит 3 проводка: красный (питание +5 В), черный (земля) и желтый — собственно сигнал в виде напряжения.
Подав питание, измерим ток потребления:

Для дальнейших измерений потребукется источник давления, с возможностью регулировки. На эту роль любезно согласилась компрессорная станция:

Я уже писал, что один выход станции имеет редуктор с манометром, позволяющий менять выходное давление от 0 до 8 атмосфер — вот он нам и нужен. Собираем нехитрый стенд из предмета обзора, макетной платы с источником питания, вольтметром и проводками.

Без давления на выходе прибора 0.5 В.

Попробовал дунуть в него :) вольтметр показал слабые возможности моего дыхательного аппарата — 0,67 В, но главное прибор реагирует.

Включаем компрессор и пару минут наслаждаемся неслабым звуком его двигателя.
Далее собственно измерения, тут лучше показать чем говорить:




При чуть больше чем 5 атмосфер, показывает 5,05 В и выше показания не меняются, 8 атмосфер выдержал спокойно. Видим что продавец слегка слукавил — у него на странице немного другие значения, в частности верхнее он обещает 4.5 а по факту 5.05. Но ничего, мы выведем это дело на чистую воду. В целом ясно что прибор работает…

На этом можно заканчивать обзор, но… так ведь скучно, правда? Не всем понятно, как это использовать, к тому же, многие муськовчане ждут своих халявных ардуин по распродаже… В общем, соберем макет реального прибора.

Исходные данные: 0 атмосфер — 0.5 В, 5 атмосфер — 5 вольт. А теперь нужно получить функцию зависимости атмосфер от вольт. Все помнят школьный курс геометрии? Как построить прямую по двум точкам? Оставлю этот вопрос для проработки читателям, в комментах проставим оценки :). Итоговое уравнение:
-4.5x + 5y — 2.5 = 0
x = 1.111 y — 0.555
где — x — давление, у — напряжение на выходе прибора

Возьмем Arduino Nano, покомпактней (чтоб таскать в сарай на свидание к компрессору :) ). Еще нам нужен показометр, чтоб все визуально оценить! (конечно, на самом деле, мне не хотелось тащить ноутбук в сарай), показометр нам вполне подойдет из обзора про температуру в бане (естественно, я не вынимал тот из стены, я заказал их 4 или 5 уже не помню… штука нужная). Подключаем индикатор на 3,4,5 пины Nano, а наш заветный прибор на аналоговый вход a1. Кстати, китаец там что-то писал про цифровое измерение, меня это немного напрягло до получения прибора, так как боялся получить кирпич с непонятным протоколом, но оказалось все проще. Эх… у Nano только один выход 5В придется прибегнуть к помощи макетной платы, ну и ладно. Результат в виде макета:

Вроде все хорошо, но наше решение программное, соответственно нужен скетч, конечно я долго и тщательно его писал и отлаживал, аж целых 10 минут. Поэтому давление на космических объектах данным программным обеспечением измеряйте с осторожностью.
Вот код (кота в этот раз не будет :) ). Там есть еще один нюанс — аналоговый вход дает значение от 0 до 1024, соответственно нам нужно помножить результат на 5 и поделить на 1024, что и проделано в скетче.

Прибор работает в режиме покоя показывая то 0.00, то 0.0.1, то -0.00 — нас все эти результаты устраивают… Дунем в него — 0.21 атмосферы… ну и ладно главное, что реагирует. Топаем со всем этим хозяйством в сарай.

Вот тут картинки интереснее чем при прошлых измерениях (местами почему-то шкала манометра засветилась, но фоток с ним достаточно и, думаю, всем все будет понятно):





В целом прибор годный, измерения проводит, результаты очень близки к показаниям манометра. Конечно, имея значения в ардуино — легко их передать по сети или обработать, даже в моих обзорах такое не раз проделывалось. Я планирую интегрировать его в водопроводную систему для мониторинга, настройки реле и давлений гидроаккумуляторов (ну может еще чего :) ).

Всем спасибо, надеюсь кому-то поможет сделать свою жизнь более комфортной, ну или хотя бы немного повеселило в процессе чтения.

Все покупалось на свои деньги, для конкретных целей.