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Note : J'appelle CAN  un Convertisseur Analogique - Numérique

1) Caractéristiques du capteur de pression atmosphérique MPX2100A :

2) Correspondance entre la pression en hPa (hecto Pascal) et en mmHg (millimètre de mercure) :

    On montre que la relation reliant ces deux unités est :

    Ex : Une pression de 1017 hPa est équivalente à une pression de 762,75 mmHg.

3) Calcul des principales caractéristiques permettant une variation pleine échelle du CAN :

     J'ai choisi une plage de mesure comprise entre 962 hPa et 1067 hPa avec une résolution de 0,25 hPa par quantum pour un convertisseur 8 bits.
     Ainsi  2⁸  = 256 pas de quantifications.
     Afin d'obtenir une variation pleine échelle comprise entre 0 volt et 5 volts à l'entrée du CAN , le potentiel issus du capteur MPX2100A doit subir une amplification tel que :

dans laquelle : "4" correspond au nombre de quantums "q" pour 10 hPa, tel que 4q = 10hPa,
"q" le quantum du CAN tel que q = 5 / 256 = 19,53 mV,
et 0,4 ^E -3 représente la résolution en kPa du capteur MPX2100A.

4) Relations entrées - sorties de la chaîne d'acquisition placée entre le capteur MPX2100A et le CAN :

  Variation du potentiel de sortie du capteur pour une pression entre 962 hPa et 1067 hPa :

  Variation du potentiel après amplification de différence :

    Remarque : La résistance équivalente R2 (voir zone encadrée dans la structure ci-dessus) correspond en réalité sur le schéma structurel à la mise en série de deux résistances R1 (820 ohms), R2 (150 ohms) et d'un potentiomètre P1 (220 ohms). Cette association permet d'obtenir un réglage très précis de l'amplification avec un potentiomètre conventionnel.
    La résistance équivalente R1 (voir zone encadrée de la structure ci-dessus) représente en réalité sur le schéma structurel les résistances R3 ou R4 de mêmes valeurs (102kohms).
 

    Translation de l'échelle pour une variation comprise entre 0 volt et 5 volts à l'entrée du CAN :

      Plage de sécurité :

    La pratique montre que le potentiel maximal réellement convertible par le CAN du 68HC11F1 avoisine les 4,96 volts. Ce potentiel correspond à la valeur hexadécimale $FB en sortie du CAN.
    En considérant une plage de sécurité égale à $10 afin de n'être jamais en butée dans le cas où la pression est maximale (1067 hPa), la tension appliquée à l'entrée du CAN est donc : 
      $FB - $10 = $EB correspondant à un potentiel d'entrée du CAN égal à 4,61 volts (déterminé par expérimentation...).

    Désormais, $EB est la valeur maximale à convertir correspondante à une pression de 1067 hPa ou 800 mmHg.

      Translation de l'échelle par application d'une tension d'offset :

   Afin de ramener la plage de variation de la tension appliquée au CAN (Vout) entre 0 volts et 5 volts,  il faut impérativement translater l'échelle de mesure. L'évidence consiste à calculer l'offset pour la pression maximale de 1067 hPa.

5) Relation principale entrées - sorties de la chaîne d'acquisition :

    En regroupant les expressions précédentes en une seule équation, on peut écrire :

si et seulement si R3 = R4 = 102 kohms
avec Voffset = 3,72 volts
et DV la tension différentielle aux bornes du capteur de pression.

6) Détermination des tendances atmosphériques :

    Sachant que la valeur moyenne de la pression atmosphérique habituelle se situe vers 1013 hPa ou 76 cmHg (indiquée sur tout les baromètres à aiguille), nous allons définir 5 plages de tendances : TEMPÊTE,  PLUIE / VENT,  VARIABLE,   BEAU TEMPS   et  TRÈS SEC.

7) Valeurs converties par le CAN et celles affichées sur les 3 digits 1/2 du baromètre digital :

8) Affichage multiplexé et luminosité des afficheurs :

    Trois afficheurs sept segments (DIGIT1, DIGIT2, DIGIT3) ont leurs broches distinctes reliées les unes aux autres vers le PORTF du 68HC11F1. Cette disposition permet de limiter le nombre de connexions entre les afficheurs et le microcontrôleur et simplifier ainsi le routage du circuit imprimé. La commande multiplexée de chaque afficheurs se faisant par le PORTD au travers des transistors drivers T4, T3 et T2.

    Afin de piloter chaque afficheurs séparéments, les transistors T2, T3 et T4 seront saturés individuellement durant un instant suffisamment long pour permettre un éclairage suffisant des diodes électroluminescentes.

    Inversement, il sera suffisament court pour que la persistance rétinienne ne puisse discerner le multiplexage des afficheurs. Ce sont les broches D5, D4 et D3 du PORTD qui commandent ce multiplexage de la manière suivante :

    Le transistor T7 permet de réduire le courant circulant dans les afficheurs et toutes les leds (tendance, évolution tendance, mmHg, etc...)  au moyen de la résistance R35.

    Ainsi, l'illumination est réduite lorsque la lumière ambiante (jour / nuit) est devenue insuffisante. La LDR fait varier le potentiel d'un diviseur de tension comme ci-dessous. La tension résultante est acheminée sur la deuxième entrée du CAN (E1 du PORTE) afin d'être traitée par le programme.