Stazione meteo con NI USB-6008 e NI-DAQmx®
Come allestire una semplice stazione meteo per la misura della temperatura interna, temperatura esterna, umidità relativa, usando una scheda di acquisizione
National Instruments USB-6008 e le API NI-DAQmx® per Visual C++
a cura di Francesco Parisi (fparisi [at] gmail [dot] com) - Versione 1.0 - Ultima revisione: 07 Aprile 2007
[Indice]
[La scheda NI USB-6008]
[Misura della temperatura interna]
[Misura della umidità relativa]
[Il software di gestione]
Misura della temperatura esterna
Il sensore per la temperatura esterna è montato a distanza dalla scheda e quindi bisognerà seguire dei criteri di scelta e di impiego, al fine di attenuare gli effetti degradanti del rumore.
La grandezza fisica
La grandezza fisica che andiamo a misurare è una temperatura ambientale e precisamente una temperatura ambientale esterna.
La temperatura può essere misurata in gradi centigradi, o Celsius, che si indicano con °C (es 100 °C)
in gradi Kelvin, che si indicano con K (es. 283 K) e gradi Fahrneith, che si indicano con F.
0 °C corrispondono a circa 273 K, per cui, per passare dai Kelvin ai Celsius basta sottrarre il valore
costante 273. Per le temperature esterne, in fase di progetto, l'intervallo che generalmente si adotta è quello che va da -20°C a +50°C
ovvero, in gradi Kelvin, 253K...323K.
Il sensore
Il sensore utilizzato per la temperatura esterna è l'AD590
un sensore a circuito integrato che genera una corrente direttamente proporzionale alla temperatura misurata e
precisamente 1uA per ogni grado Kelvin.
Viene alimentato con una tensione da +4 a +30V e il suo range di impiego
è -55°...+150°C
L'AD590, in virtù della sua uscita in corrente, è particolarmente indicato per misure remote di temperatura
essendo praticamente insensibile ai disturbi, alle variazioni di tensione.
Il circuito di condizionamento
Lo scopo del circuito di condizionamento è quello di condizionare il range di temperatura
250 K...323 K (ovvero la corrente di 250uA...323uA fornita dal sensore) al range di tensione 0...2,5V
.

Il circuito di condizionamento usa gli stessi op.amp. della misura della temperatura interna e precisamente
due op.amp. di un LM324, identificati nello schematico che segue dai riferimenti U1A e U1B.
Il resistore R3 da 1 kOhm, posto in serie al sensore, realizza, di fatto, una conversione
corrente-tensione e precisamente un incremento di 1 mV per ogni microAmpere ovvero 1 mV per
ogni grado Kelvin di temperatura.
La tensione così ottenuta (0,25...0,323V nel range 250...323 K) viene amplificata in tensione per 10
dall'amplificatore non invertente U1A ottenendo così una tensione V(out1) di 2,5...3,23V, la quale
viene applicata al sottrattore U1B; a 2,5V (250 K ovvero -23 °C) la tensione sull'uscita di U1B V(out2), in presenza
di una identica tensione di 2,5V sull'ingresso invertente, varrà 0V mentre a 3,23V (323 K ovvero +50 °C)
la stessa tensione V(out2) dovrà essere pari a 2,5V avendo fissato
a questo valore il fondo scala dell'intero stadio di condizionamento; quindi, in definitiva, il guadagno
del sottrattore U1B sarà Av=3,42.
Particolare attenzione deve essere prestata nella scelta del tipo di resistore per R3.
E' preferibile usare un resistore da 1kOhm con 0,1% di tolleranza oppure, in mancanza di esso, due resistori in serie:
il primo da 953 Ohm/1% e il secondo un trimmer resistivo cermet multigiri da 100 Ohm,
che andrà regolato per ottenere una resistenza equivalente di 1000 Ohm.
N.B. Nello schema il sensore di corrente è rappresentato dal generatore I1, ma in pratica è
montato in remoto e collegato alla scheda madre con un cavo schermato (vedi: Vista di insieme)
Appendice
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