Hilfe bei der Evaluierung eines Ultra-Low-Power-Temperatursensors (SMT172)

[Giuseppe (bebbegiumar)]

Hallo erstmal und Danke für die Aufnahme in diesem Forum.

Ich habe eine Projektarbeit die ich erledigen muss und benötige dazu 
eine Hilfestellung,  bzw einen Wegweiser wie ich damit überhaupt 
beginnen soll.

Ich kenne mich noch garnicht mit dem Thema aus und bin auch was 
Microcontroller betrifft erst am Anfang.

Thema:

Ultra-Low-Power-Temperatursensors (SMT172)

Ich habe ein STM172 Temperatursensor und soll als erstes mal diesen mit 
dem Microcontroller Nucleo-G431KB von ST verbinden und die 
Temperaturänderung berechnen/bestimmen/programmieren.

Leider hab ich (noch) absolut keine Ahnung wie ich vorgehen soll und 
bitte diesbezüglich um Hilfestellung.

Das gesamte Projekt beinhaltet die galvanische Entkopplung von der 
Steuerelektronik. Dabei soll  die elektrische Versorgung sowie die 
Datenübertragung durch den Einsatz optischer Fasern realisiert werden.

Des Weiteren soll auch der Gesamtenergiebedarf für einen/mehrerer 
solcher SMT172 Sensoren mit einem Microcontroller getestet werden.

Die Platine, welche auf dem Bild zu sehen ist, soll auch von mir 
erstellt werden(???#€€%&%€&*&???)

Hiermit entschuldige ich mich schon im voraus für folgendes dummes 
Nachfragen und Nachhaken.

Vielleicht ist es ja möglich einem kompletten Laien wie mir die 
Vorgehensweise diesbezüglich doch irgendwie verständlich zu erklären.

Viele Grüße
Bebbegiumar

[Peter D. (peda)]

Giuseppe schrieb:
> Ich habe ein STM172 Temperatursensor und soll als erstes mal diesen mit
> dem Microcontroller Nucleo-G431KB von ST verbinden und die
> Temperaturänderung berechnen/bestimmen/programmieren.

Das ist recht einfach. Die Formel steht ja im SMT172 Datenblatt. Man muß 
also einen Timer durchlaufen lassen und mit der Input-Capture Funktion 
die Timestamps der beiden Flanken auslesen. Das dann für 8 
aufeinanderfolgende Perioden bzw. Vielfachen davon.

Giuseppe schrieb:
> Das gesamte Projekt beinhaltet die galvanische Entkopplung von der
> Steuerelektronik. Dabei soll  die elektrische Versorgung sowie die
> Datenübertragung durch den Einsatz optischer Fasern realisiert werden.

Das kann tricky werden. Du mußt über den einen Lichtleiter soviel 
Energie übertragen, daß Du damit den Sensor und den Rücklichtleiter 
speisen kannst. Der sollte daher nicht permanent leuchten, sondern nur 
kurze Pulse an den Signalflanken übertragen. Den MC würde ich auf die 
Versorgungsseite setzen, so daß er nicht auch optisch versorgt werden 
muß.

Giuseppe schrieb:
> Vielleicht ist es ja möglich einem kompletten Laien wie mir die
> Vorgehensweise diesbezüglich doch irgendwie verständlich zu erklären.

Ohne Vorkenntnisse in Elektronik und Programmierung vermutlich 
hoffnungslos.

[Giuseppe (bebbegiumar)]

Danke erstmal für die schnelle Antwort.
Kenntnisse können erworben werden, learning by doing.
Wo kann ich das mit der Input-Capture Funktion nachlesen bzw wie gehe 
ich da genau vor?

Die Formel aus dem Datenblatt habe ich schon entnommen.

DC = 0,32 + 0,0047 * T.

Weshalb die 8 Perioden?

[Rainer W. (rawi)]

Giuseppe schrieb:
> Weshalb die 8 Perioden?

Weil es so im Datenblatt steht: "A valid duty cycle in equation (1) is 
defined as the average of individual duty cycles from 8 consequent
output periods."
Duty Cycle enthält die Temperaturinformation

[N. M. (mani)]

Sorry wenn ich das so direkt sage, aber du wirst eine steile Lernkurve 
durchlaufen müssen um das Ding zu wuppen.
Entweder du hast während deinem Studium nicht aufgepasst oder dir wurde 
ein Projekt zugeschoben dass du mit deinem Studiengang nicht abgebildet 
bekommst.
Normalerweise bekommt man als Projektarbeit nämlich nichts wo man sich 
nicht selbst erarbeiten könnte. Und ganz trivial ist das Thema auch 
nicht unbedingt.

Zum Thema:
Ich würde mir an deiner Stelle mal ein Blockschaltbild zeichnen wo die 
wichtigsten Komponenten beinhaltet (Minimalbeispiel anbei). Brauchst du 
sowieso für die Doku.
Anschließend würde ich mir zu jedem Block überlegen wie man das 
umsetzten könnte.
Um das ganze etwas zu vereinfachen würde ich im ersten Schritt die 
LwL-Geschichte komplett weglassen. Damit hast du schonmal die 
Möglichkeit in einem Testaufbau zu messen und ein erstes Programm zu 
schreiben (Stichwort Input Capture wurde ja bereits genannt). Außerdem 
hast du was was man, wenn der Rest nicht klappt, weiterverwenden könnte 
oder darauf aufbauen.

Wenn das geht würde ich mich nach LwL Modulen umschauen. PoF 
(Power-over-Fiber) ist da ein erstes Stichwort für die 
Energieversorgung.
Für die Daten gibt es auch fertige Module. Du brauchst ja keine 
Tranceiver, sondern reine Rx/Tx Module (ist ja unidirektional).
Ab da wird es dann darum gehen auf der Sensorseite alles so 
energiesparend wie möglich auszulegen. Der Sensor selbst ist da ja schon 
recht gut. Also wird man sich fragen stellen müssen wie "Brauche ich ein 
Netzteil oder kann ich den Sensor direkt versorgen um weniger Verluste 
zu haben?". Dass die Sende-LED nicht permanent leuchten sollte ist auch 
ein guter Einwand. Wird aber das ganze auch nicht gerade vereinfachen.

Insgesamt wie gesagt eine seeeehr sportliche Aufgabenstellung für 
jemanden mit deinem Kenntnisstand.

[Cyblord -. (cyblord)]

Giuseppe schrieb:
> Ich habe eine Projektarbeit die ich erledigen muss und benötige dazu
> eine Hilfestellung,  bzw einen Wegweiser wie ich damit überhaupt
> beginnen soll.
>
> Ich kenne mich noch garnicht mit dem Thema aus und bin auch was
> Microcontroller betrifft erst am Anfang.

Wie kommt es dass du eine Projektarbeit zu einem Thema erledigen MUSST 
von dem du keine Ahnung hast?

In welchen Rahmen findet diese Projektarbeit statt?

[HaJo (hajohausb)]

Cyblord -. schrieb:
> In welchen Rahmen findet diese Projektarbeit statt?

Guck mal das mitgelieferte Bild an, mit dem Handy vom Bildschirm 
abgeknipst, typisch für Schulungsrechner bei denen man nicht „mal eben“ 
einen Screenshot per c&p verwenden kann weil das Internetz gesperrt ist. 
Wobei die Schulungsunterlagen auch mal in korrektes Deutsch übersetzt 
werden sollten…

[Gustl B. (gustl_b)]

HaJo schrieb:
> typisch für Schulungsrechner

Oder auch typisch für einen normalen Arbeitsplatz in einer normalen 
Firma.

[Peter D. (peda)]

N. M. schrieb:
> PoF (Power-over-Fiber) ist da ein erstes Stichwort für die
> Energieversorgung.

Da findet man Angaben mit bis zu 16W über Laserdioden. Die 
Personensicherheit (nicht in den Lichtleiter schauen), dürfte ein 
kritischer Aspekt werden.
Für nur einige 10mW habe ich erstmal nichts gefunden.

[Michael B. (laberkopp)]

Giuseppe schrieb:
> Die Platine, welche auf dem Bild zu sehen ist, soll auch von mir
> erstellt werden

Verstehe ich nicht, die Platine ist doch offensichtlich schon existent.

Und damit hat man die Hardware hoffentlich funktionstüchtig festgelegt 
und muss höchstens noch ein Programm schreiben.

Zur Leistungsberechnung muss man wissen  in welchen Zeitabständen 
gemessen werden muss, Temperaturen ändern sich meist ja nur träge und es 
reicht selten zu messen was natürlich Strom spart.

[Michi S. (mista_s)]

Peter D. schrieb:
> Da findet man Angaben mit bis zu 16W über Laserdioden.

> Für nur einige 10mW habe ich erstmal nichts gefunden.

Womit sich das Stromsparen um jeden Preis auch erübrigt.


Giuseppe schrieb:
> Ich habe eine Projektarbeit die ich erledigen muss

> einem kompletten Laien wie mir

Wer zwingt einen kompletten Laien wie dich, so ein Projekt zu 
verwirklichen? Wie macht der das?

[N. M. (mani)]

Peter D. schrieb:
> Da findet man Angaben mit bis zu 16W über Laserdioden.

Das war die Variante "ich erschlagen das Problem mit Geld". Bei Broadcom 
u.ä. gebe ich dir Recht.
Wobei die auch auf ihrer HP was von 50mW schreiben:

Optical power converters, with voltages suitable for regulated outputs at 3.3, 5.0 and 15 V, deliver 50 mW to 3000 mW across the entire industrial temperature range.

https://www.broadcom.com/products/fiber-optic-modules-components/industrial/optical-power-components

Aber es gibt scheinbar auch kleineres:
https://diemount.de/power_over_fiber_leistungsuebertragung_ueber_polymer_optische_faser

Könnte aber auch eine Selbstbau Variante der Firma sein. Jedenfalls 
sprechen die da von "3 bis 4mW elektrische Leistung" an Output bei 350mA 
Input. Bei einer blauen LED also bestimmt auch schon über 1W an Input. 
Immerhin sichtbares Licht.

Peter D. schrieb:
> Die Personensicherheit (nicht in den Lichtleiter schauen), dürfte ein
> kritischer Aspekt werden.

Vermutlich hat man da gleich Laserschutz Beauftragte usw an der Backe. 
Schon klar. Handling ist vermutlich auch nicht ohne. Aber das hat man 
bei der Variante mit 1W evtl auch schon, oder? War da die Grenze nicht 
meist bei einem halben Watt?

Michi S. schrieb:
> Womit sich das Stromsparen um jeden Preis auch erübrigt.

Bei der Variante fertiges Modul kommt es bestimmt nicht so arg drauf an. 
Wenn man was kleines billiges Modul mit ner selbstgebauten Solarzelle 
o.ä. haben will wahrscheinlich schon.
Nachteil an den großen Kloppern wird der Preis sein.
Ein Beispiel für ein kleines Modul mit nur 600mW:
https://www.digikey.de/de/products/detail/broadcom-limited/AFBR-POC404L/7915677