Umwandelung einer Physikalischen Größe in eine Elektrische

Transkript

1 Umwandelung einer Physikalischen Größe in eine Elektrische Mit dem Sensor LM35CZ Von Lukas Babilon und Jonas Eichhorn

2 Inhaltsverzeichnis Umwandelung einer physikalischen Größe in eine Elektrische Einleitung...3 Kurzeinführung was macht ein Temperatursensor...3 Sensoren mit Widerstands Veränderung...3 Sensoren die direkt ein verarbeitbares elektrisches Signal liefern...3 LM35CZ...3 AVR-NET-IO...4 Konfigurieren des AVR-Net-IO...4 Konfiguration der Netzwerkkarte...4 Anschluss des Sensors...5 Auf dem PC darstellen...5 NAS...6 Abschließend...6 Quellen...6 2

3 Umwandelung einer physikalischen Größe in eine Elektrische Mit dem Temperatursensor LM35CZ Einleitung Wir haben uns im Rahmen der Qualifikationsphase des Beruflichen-Gymnasium der Werner von Siemens Schule Hildesheim mit der Erfassung von nicht elektrischen physikalischen Größen beschäftigt. Darunter fallen z.b. Luftdruck, Drehzahl und Temperatur. Nach einer kurzen Findungsphase war für uns sehr schnell klar, wir wollen eine Temperatur messen. Die Schule gab vor das wir diese erhobenen Messwerte in den Rechner einlesen und anschließend im Internet darstellen. Kurzeinführung was macht ein Temperatursensor Es gibt verschiedene Arten von Temperatursensoren: Sensoren mit Widerstands Veränderung Diese Sensoren ändern bei steigender Temperatur ihren Widerstandswert z.b. Sensor PT 100 Ein Problem bei diesen Sensoren kann sich in der weiteren Verarbeitung darlegen. Sensoren die direkt ein verarbeitbares elektrisches Signal liefern Diese Sensoren geben eine Spannung passend zur Temperatur aus oder einen Strom oder sie Arbeiten gleich mit digitalen Signalen. LM35CZ Nun war die Zeit gekommen in der wir uns für einen Sensor entscheiden mussten. Da wir bisher noch keine Erfahrung mit einer solchen Art der Elektrotechnik machen konnten haben wir uns für einen Sensor entschieden der seine Werte linear ausgibt, dadurch wird die weitere Verarbeitung leichter. Der LM35 schien uns am besten für unser Vorhaben geeignet, nicht nur durch seine Linearität sondern auch durch seine geringe Eigenerwärmung wodurch die Messwerte nur infinitesimal beeinflusst werden. Als Alternative hatten wir uns den KTY10 in Erwägung gezogen, der auch linear ist allerdings eine größere Eigenerwärmung aufweißt. 3

4 AVR-NET-IO Nun da wir uns für einen Sensor entschieden hatten war es nun an der Zeit sich zu überlegen wie wir die Werte digitalisieren und auf den Rechner übertragen. Im letzten Schuljahr haben wir uns mit der AVR-NET-IO Platine von Pollin beschäftigt wodurch wir mit den Vorteilen dieser Platine vertraut sind. Die Platine verfügt über 4 ADC Eingänge die mit 10Bit digitalisiert werden. Das Bord verfügt außerdem über einen Netzwerkcontroller und eine RJ45 Buchse über die wir das Bord ansteuern können. Im Lieferumfang der Platine ist ein Programm enthalten dies heißt NET-Server und ist zum ansteuern der Platine gedacht dort kann man sich z.b. die Spannungen ansehen die an den ADC Eingängen anliegen. Konfigurieren des AVR-Net-IO Nun traten die ersten Schwierigkeiten auf da unser Schulnetz wo unser NAS(siehe unten) involviert ist, im IP Bereich mussten wir die Standard IP von auf ändern dies muss man direkt im Script des Programms ändern. Konfiguration der Netzwerkkarte Auch der PC muss natürlich im gleichen Netz sein solange kein Router genutzt wird und für das NAS waren auf dem Schulrouter keine Ports mehr vorhanden. 4

5 Anschluss des Sensors Wir haben uns erst mal überlegt das wir die Sensorschaltung erst mal relativ simpel halten um zu sehen ob unsere Art der Übertragung so wie wir sie uns vorgestellt haben auch funktioniert. Der Sensor hat 3 Anschlüsse die Spannungsversorgung wo 5 Volt angeschlossen werden müssen(das spielte uns sehr in die Karten da die AVR Platine genau die Spannung mit den ADC Eingängen verknüpfen kann und auch bereitstellt), ein Anschluss ist für die Masse vorgesehen und einer wo die Signalspannung ausgegeben wird. Nun reicht es wenn man den Sensor parallel zu einem Widerstand schaltet, so bleibt der Strom konstant. Dies hat so gut funktioniert, dass wir uns endgültig für diese Version entschieden haben ohne etwas zu ändern. Zum Ausprobieren haben wir den Sensor erst mal auf einen Sockel gelötet um ihn auf einem Steckbord ausprobieren zu können. Auf dem PC darstellen Jetzt sind wir so weit zum ersten Mal die Werte auf den Rechner zu bekommen, man kann sich die vom Sensor ausgegebenen Spannungen im NET-Server ansehen unter der Rubrik Inputs analog und dann den ADC an den man den Sensor angeschlossen hat. Nun hat man dort nur leider nur Spannungen, um diese umzurechnen, haben wir ein PHP Script benutzt was wir auf einen Webserver eines NAS gespielt haben. Dieses PHP Script haben wir nicht selber geschrieben da uns dort die nötigen Fachkenntnisse fehlen, das Script kann man auf der Internetseite mikrocontroller.net kostenlos herunterladen. Das Script hat einwandfrei funktioniert. Jetzt war nur noch der Umrechnungsfaktor zu ändern damit auch die Werte richtig dargestellt werden dafür haben wir ein Thermometer benutzt. Der jetzt verwendete Umrechnungsgleichung lautet: *(Wert vom AVR)*100=Temperatur. Der Weitere Plan wäre jetzt gewesen die Temperaturwerte mit einer Zeitmarke in einer Datei zu speichern und diese anschließend auf der Homepage Temperaturverlauf in Form eines Graphen darzustellen. 5

6 NAS Eins unser großen Probleme war die Werte ins Internet zu übertragen, da wir uns für das PHP Script entschieden hatten musste ein Webserver her. Herr Lindner hatte zu unserem Glück noch ein NAS herum liegen. Ein NAS ist ein so genanter Network Access Server der unter Anderem eine Webserveranwendung bereitstellt. Abschließend Zu guter Letzt als wir uns sicher waren, das unser Script so funktioniert wie es soll das die Schaltung mit unserer AVR- NET-IO Platine so funktioniert wie wir uns das vorgestellt haben, löteten wir den Sensor von seinem Sockel ab und löteten an seinen Kontakten Kabel. Die Lötstellen haben wir anschließend mit Schrumpfschläuchen isoliert und zur optischen Verschönerung und um das ganze System ein wenig steifer zu bekommen haben wir zu guter Letzt noch einen großen blauen Schrumpfschlauch als Abschluss drüber gezogen. Quellen Bild Seite 1: %3Aofficial&biw=1920&bih=950&tbm=isch&prmd=imvns&tbnid=MbKuSdnoIpZlhM %3A&imgrefurl=http%3A%2F%2Fwww.gme.cz%2Fteplotni-cidla-s-analogovym-vystupem %2Flm35cz-p %2F&docid=fWMXEJ2WEqvkTM&imgurl=http%3A%2F %2Fwww.gme.cz%2Fdokumentace%2F313%2F %2Fpct jpg&w=300&h=225&ei=ZcjgT6H7LYvesgbn4PjQCA&zoom=1&iact=hc&vpx=495&v py=190&dur=9622&hovh=180&hovw=240&tx=84&ty=99&sig= & page=1&tbnh=133&tbnw=177&start=0&ndsp=51&ved=1t%3a429%2cr%3a22%2cs %3A0%2Ci%3A141 stand: :46 6