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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Drucksensor ???


Autor: Sven Scholz (Gast)
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Hallo,

ich würde ganz gerne meinen ATmega8 als Barometer verwenden. Ich habe
hier jetzt einen MPX200DP Drucksensor der Firma Motorola herumliegen.
Kann ich damit etwas anfangen?

Gibt es vielleicht im Internet eine Seite zu diesem Thema?

Danke.

Autor: Hagen (Gast)
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Hast dir das Datenblatt schon angeguckt. Steht doch alles drin, was du
wissen mußt.

Autor: Sven Scholz (Gast)
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Ja habe ich. Also ist es damit möglich oder wie sehe ich das?

Das ganze lasse ich dann (einfach) über den Analog/Digital-Wandler
laufen oder?

Autor: Hagen (Gast)
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Yepp. Kannst du machen, aber evtl ist es besser wenn du erst einen OP
nachschaltest, der die Ausgangsspannung vom Drucksensor für deinen ADC
eingang passend macht.

Autor: Sven Scholz (Gast)
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Danke für den Tipp und wie sehe eine solche "Nachschaltung" in der
Praxis aus?

Autor: Hagen (Gast)
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Ich kenn jetzt den Drucksensor nicht, aber der gibt vielleicht  100mV
maximal aus. Das wäre dann der Wert z.B. für den maximal Messbaren
Druckwert, vielleicht 500kPa. Dein ADC kann von 0 bis 5 Volt Werte
digitalisieren. Du schaltest einen OP nach, der die 100mV auf 5V
verstärkt. Schau mal in die Artikeldatenbank hier auf der Seite, da ist
von Peter Danegger mal ne übersichtliche Aufstellung über OP Schaltungen
gemacht worden. Du solltest deinen ADC dann noch absichern. Viellciht
mit ner Zener Diode oder ähnlichem.

Autor: Sven Scholz (Gast)
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Die Auflösung beträgt bei dem Sensor 0,3mV/kPa.
Auf Wetter.com habe ich mir gerade mal einige Daten über einen Monat
angesehen. Die Werte schwanken dort zwischen 10hPa also 1kPa.

Ich stelle mir jetzt wirklich die Frage, wie genau das ganze mit dem
Sensor dann gemessen werden kann? Also Abweichungen von 0,1hPa möchte
ich schon messen können...

DANKE.

Autor: Hagen (Gast)
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guck dir mal auf seite 4 figure 3 an. da siehst du was bei welchem Druck
am ausgang für eine spannung liegt.

Dein AD Wandler hat eine Auflösung von 10bit. Er kann also 1024
verschiedene Spannungswerte am eingang unterscheiden. 5V entspricht
dann meinetwegen 1111111111 und 0V 0000000000.

Dein Drucksensor gibt aber keine Spannungen aus zwischen 0 und 5 V,
sondern zwischen 1mV und 40mV, entsprechen dann 0kPa und 200kPa.
Dein ADwandler kann bei 5Volt und 10bit maximal Spannungswerte um die
5mV unterscheiden. Nicht wirklich viel. Deswegen halt die OP Schaltung
davor.

Autor: Wolfgang (Gast)
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Meines Wissens ist der Druckmesser mit der Endung DP ein
Differenzdruckmesser. Dieser ist als Barometer in der Regel nicht
geeignet.
Welcher Druckmessbereich ist für einen MPX200DP lt. Datenblatt
angegeben ?
Im März 2005 hatte ich mal eine Schaltung mit OPV und Kurzbeschreibung
hier im Forum zur Verfügung gestellt. Leider kennt ich das Thema nicht
mehr. Der Dateianhang nannte sich:
„Verstärker für Druckmesser.zip“ falls es interessiert.
MfG
Wolfgang

Autor: Hendi (dg3hda) (Gast)
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Hallo Sven,

falls der MPX200DP ein Differenzdrucksensor ist taugt er nix für
Barometer :-( Aber falls du nen Absolutdrucksensor hast:
1. lohnt da der Aufbau eines Instrumentenverstärkers (sehr hochohmiger
Meßeingang der den Sensor nicht arg belastet) um die - mickrigen -
Ausgangsspannungen für den AD-Wandler zu konditionieren, d.h. auf ein
Level anzuheben daß der AD-Wandler die Unterschiede auflösen kann. Du
solltest auch die Option haben den Offset und die Verstärkung
einstellbar zu machen.
2. Du holst gleich nen PGA309 als Vorverstärker - das ist ein
programmierbarer Verstärker speziell für Drucksensoren von Texas
Instruments (BB). Da kannst du die Vorverstärkung und einen Offset per
Software einstellen und sogar den Einfluß der Temperatur auf den Sensor
korrigieren lassen (leider messen fast alle Drucksensoren auch die
Temperatur mit, und wenn sie nicht gekapselt sind die
Umgebungshelligkeit oder "Nähe" zu Wärmequellen...

Wenn die Schaltung läuft musst du nur noch in der Software richtig
zuordnen, welches Eingangssignal deines ADC welchem Luftdruck
entspricht. Am besten durch Vergleich mit einem guten/kalibrierten
Barometer beim Platzwetterdienst des nächsten Flughafen.

Oder wenn es gar nicht geht bei mir :-)

Viele Grüße,
Hendrik

Autor: Hendi (dg3hda) (Gast)
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Argh ! Ich glaube du kannst dir die Arbeit mit dem Typ sparen !

1. Differenzdrucksensor. Du kannst damit den Über- oder Unterdruck den
deine PC-Lüfter erzeugen messen, oder sonst etwas, nur relativ zum
außenluftdruck, aber nicht den Luftdruck absolut. (Meßbereich
umgerechnet in BAR ist ungefähr 0-2)

2. ist der Sensor unkompensiert, d.h. du darfst keine gute Linearität
erwarten und viel umrechnen.

Beschaff dir für ein Barometer lieber einen Absolutdrucksensor, gibts
in der MPX200-Serie wohl auch.

Ich arbeite übrigens mit ähnlichen Biestern beruflich :)

Grüße nochmal,
Hendrik.

Autor: Sven Scholz (Gast)
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Also so wie ich das jetzt einschätze, scheint mir das ganze doch sehr
aufwendig zu sein. Ich denke ich lasse erstmal die Finger davon...

Autor: M. Redecke (Gast)
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ich weiss, ich weiss... Rubrik Markt wäre besser.

Da diese Sensoren jedoch in Deutschland etwas schwer erhältlich sind,
und ich vom Verkauf nicht gerade reich werde:

Habe neue MS5534AP digitale absolute Drucksensoren abzugeben für 19 €
das Stk + Versand. Tel 04662 882884 zwischen 11 und 18 Uhr.

Michael

Autor: Yaris (Gast)
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Wer will denn gleich die Flinte ins Korn werfen.
Wenns ein Differenzdrucksensor ist, dann hat es sicher auch einen
Anschluss für den Umgebungsdruck. Wer sagt denn, das der offen bleiben
muss? Versiegle diesen einfach mit einer Vergussmasse oder einem Leim.
Dann misst du fortan den Druckunterschied gegenüber dem Zeitpunkt an
dem du das Relativloch verstopft hast.
Die Temperaturfehler kriegst du auch in den Griff, in dem du den
Drucksensor kompensierst. Entweder passiv mit Widerständen oder
digital mit einem uC.
Wie das genau gehen soll steht hier.
www.freescale.com/files/sensors/doc/app_note/AN840.pdf

Viel Glück

Autor: Hendi (dg3hda) (Gast)
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Hi Yaris,

Luft hat parallelen zum Verstärker-Oszillator-Axion (Wer nen Oszillator
brauch, soll Verstärker bauen*): Was dicht werden soll, wird i.d.R.
nicht dicht, und umgekehrt. Und das große Referenzvolumen mit normaler
Umgebungsluft reagiert erfahrungsgemäß stärker auf
Temperaturschwankungen als die übliche winzige Niederdruck-Referenz
(Denn im Grunde hast du vollkommen recht, auch die Absolutwertsensoren
sind nur Differenzdrucksensoren mit Referenz). Vorstellen könnte ich
mir einen "Unterdruck" auf der Referenzseite aufzubauen und dann zu
versiegeln und gleichzeitig das Volumen der Referenz durch Vergussmasse
zu verkleinern.

Das bei der gewünschten Absolutwertmessung dann ungewöhnlicherweise der
Nullpunkt mitten im Arbeitsbereich liegt ist dagegen nur ein
Schönheitsfehler.

Falls hier aber jemand mit Drucksensoren spielt und Hilfe beim
einmessen braucht, kann sich an mich wenden :)
(Druckbereich 0,2-1,8 bar abs, Medien Luft+Salzwasser)
Grüße,HD

Autor: Yaris (Gast)
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Richtig, mag mich noch ganz schwach an so eine physikalische Formel
errinnern, die besagt, dass Druck, Temperatur und Volumen irgendwie
konstant bleibt.
Aber alles nicht so schlimm, dann füllen wir halt das ganze Relativrohr
mit Kleber.
Um den Nullpunkt etwas runter zu schrauben und somit doch noch die
Schönheitskonkurrenz zu gewinnen bauen wir einfach auf der anderen
Seite einen Druck auf, zum Beispiel mit einem gefüllten Luftballon ober
so, und lassen dann den Kleber trocknen.
Bezweifle aber, dass der PGA309 die richtige Wahl für diesen Sensor
ist. Bei so kleinen Signalen wie sie der MPX200DP liefert, werden die
Luftdruckschwankungen im Rauschen untergehen.
Gruss Y

Autor: Don Hendi (dg3hda) (Gast)
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Absolutdrucksensoren selbermachen könnte man jetzt tierisch
weiterspielen:

Formel/Kleber: Auch Kleber dehnt sich aus, egal wo im Relativrohr er
ist. Und der läßt sich im Gegensatz zu Gas auch schwer komprimieren,
wird also wenn er keine temperaturkompensierte Mischung ist noch mehr
Probleme machen, und mech. Einwirkungen auf das Gehäuse würden
wahrscheinlich auch stärker auf die Messbrücke gekoppelt wenn Kleber
und Meßchip tatsächlich knuddeln.

Wo willst du den Überdruck aufbauen ? Referenzseitig hättest du
denselben Effekt wie bei einem Unterdruck auf der Meßseite, den
Meßbereich 0-29 psi(rel) negativ verlassend. Das wäre doch wieder ein
Schönheitsfehler, negative Ausgangsspannung (bei differential ja auch
nicht sooo schlimm, einfach drehen), Montage nicht dafür ausgelegt.

Da gefällt mir die Idee mit Umgebungsdruck (einfach) oder leichtem
Unterdruck (ähnlicher den "richtigen" abs-p-sensoren)auf der
Referenzseite noch besser, mit Glück wäre es nach einer Weile Alterung
vielleicht doch halbwegs stabil. Give it a try ?

PGA309: Hab das Datenblatt nicht vor mir, hast aber wohl recht, weil
nachgedacht bevor geschrieben... ich nannte den einfach weil bequem.

Spielereien: Bei mir zeigte eine nicht gekapselte Meßbrücke die so auf
ihrem Substrat saß mal eine Funktion als "Näherungssensor", der
Betrag der Ausgangsspannung war proportional der Entfernung und bei
jeder getesteten Person bei bekanntem Abstand anders :)

Ernsthaft: Lieber Absolutdrucksensor holen wenns funktionieren soll,
gerne einen lowcost typen für barometer-anwendungen.

Grüße, HD

Autor: Don Hendi (dg3hda) (Gast)
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Ah ne jetzt verstehe ich dich deine Luftballon-Idee ist in der Theorie
doch gut... sieht aus wie die einfachere Art auf der Referenzseite nen
Unterdruck zu schaffen während der Kleber aushärtet. Mit ganz, ganz
kleinem Referenzvolumen, versteht sich.

Autor: Wolfgang (Gast)
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Auch ich wollte mit einem Differenzdruckmesser (MPX2010PD) Änderungen
des Luftdruckes messen. Mir ist es nie gelungen, einen konstanten
Bezugsdruck zu erzeugen. Da  machen sich die Temperaturänderungen
(po/p1=1/273 pro Grad)  im Vergleichsanschluss zu stark  bemerkbar bzw.
schon nach einem Tag war vermutlich durch leichte Undichtigkeiten die
Luft raus.
Ich denke, der Aufwand steht nicht im Verhältnis zum Nutzen.
@  Hendi
 kennst du Bezugsquellen für <lowcost typen für barometer-anwendungen>
?
eine Wetterstation mit Druckmessung kostet ja nur soviel wie eine
einzelner MPX---messer
MfG
Wolfgang

Autor: Hendi (dg3hda) (Gast)
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Hallo Wolfgang,

ich kenne leider keine günstigen Sensoren für Barometeranwendungen,
eventuell mal abgreifen wenn irgendwo eine Wetterstation wegen eines
anderen Defekt rausfliegt. Oder bei ebaobiy. Ich selbst hab nur mit
Relativdruckmessungen zu tun.

Tips und Gemeinheiten:
1. Temperatur mitmessen: Erstens weil die Temperatur interessant sein
könnte, zweitens weil man mit der Information dann Temperaturfehler
rausrechnen kann. Das kann man dadurch einigermaßen kriegen, daß man
den Brückenwiderstand mißt. Dieser hat oft eine starke
Temperaturkomponente.

2. Empfindlichkeit (Ausgangspegel) erhöhen auf Kosten der
Eigenkompensation: Wenn die Eigenkompensation durch eine
Widerstandsbeschaltung durchgeführt wurde, kann man manchmal Testpunkte
erreichen an denen ein "kräftigeres" Signal abzugreifen ist. Das
Signal hat dann aber eine höhere Temperaturabhängigkeit, die aber
wieder egal ist wenn man eh softwaremäßig kompensiert.


Viele Grüße,

Hendrik.

Autor: Yaris (Gast)
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Metallux fertigt günstige Piezoresistive Keramikpillen. Diese dürften so
um die 10? kosten. Amsys.de hat diese auch im Programm zum Teil sogar
mit Verstärkerelektronik.
Ansonsten mag ich mich nur noch an ein Projekt in einem alten
Elektronikheft errinnern, bei dem ein günstiger Drucksensor von Bosch
verwendet wurde. War auch irgend so ein Barometerprojekt.
Ist sicher besser einen absoluten Sensor zu nehmen, um ein Barometer zu
basteln.
Gruss

Autor: Thomas Schmidt (Gast)
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Im Moment sind viele Motorola Drucksensoren bei Ebay drin.
Weiß aber nicht welche Typen das sind.

Grüße
Thomas

Autor: Hendi (dg3hda) (Gast)
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10 Entscheidungs/designhilfen:

1. Du sollst einen Absolutdrucksensor wählen der möglichst schon für
Barometeranwendungen empfohlen ist.

2. Du sollst einen Sensor wählen dessen Empfindlichkeit (in
V/Druckeinheit, Umrechenprogramm wegen der vielen unterschiedlichen
p-Einheiten z.B. bei http://www.hjk.de) groß genug ist.

3. Dein AD-Wandler sei so ausgelegt daß er die Spannungsänderung noch
auflösen kann, die der von Dir gewünschten Druckauflösung entspricht.
Ein Vorverstärker ist meistens angebracht, welcher als
Instrumentenverstärker aufgebaut sein sollte.

4. Deine Sensor-Versorgungsspannung soll möglichst sauber sein und
möglichst gleich als Referenz für deinen AD-Wandler dienen können.

5. Du sollst wenn du keine besonderen Ansprüche an die Bandbreite hast
die Bandbreite des Analogteils beschneiden. Atmosphärische
Druckänderungen sind meist nicht soooo arg schnell.

6. Du sollst wenn du Zeit und Energie genug hast mehrere Messungen
nacheinander vornehmen und Mittelwert bilden.

7. Du sollst nach Möglichkeiten die Temperatur mitmessen weil das auch
eine gute Aussage über das Wetter ist und wenn du dies tust am besten
auch gleich diese heranziehen um Temperaturfehler des Drucksensor zu
korrigieren.

8. Du sollst nicht dem schlechten Beispiel der Sensorhersteller folgen
sondern möglichst SI-Einheiten für die Anzeige verwenden.

9. ________________________________________________________


10. Du sollst beim Aufbau viel Spaß haben :-)

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