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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Detektor Steuerung mit MC


Autor: Benjamin Goerlich (Gast)
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Hallo,

ich studiere zur zeit Elektrotechnik, im 5. Semester, ich weiss daher 
leider nicht sehr viel ueber die Hardware von MC.

Ich bin derzeit im Praktischen Studiensemester und arbeite an einem 
Projekt in dem es um einen Photonen Detektor mit einer APD (Avalanche 
Photo Diode) geht. Ich moechte dazu jetzt eine Box entwerfen, die die 
Steuerung von 4 APD's und die zugehoerigen TEC's (Thermo electric 
cooler) uebernimmt!

Die APD benoetigt ein HV enable Signal und die HV muss dann langsam 
erhoet werden und gleichzeitig die IST Spannung gemessen und mit der 
eingestellten verglichen werden. Sobald die Abweichung zu gross wird, 
die APD HV also einbricht soll die Spannung auf einen um 5 % niedrigeren 
Wert eingestellt werden. Der TEC controller soll eine Temp Spannung 
bekommen und gleichzeitig auch die Ist Temperatur an den MC 
kommunizieren und vergleichen! Der ganze Detektor soll dann von der MCU 
heruntergefahren werden, wenn der Detektor zu heiss werden sollte.

Die Steuerung soll ausserdem ein LCD Display steuern auf dem die 
aktuellen zustaende der einzelnen Detektoren angezeit werden kann und 
ueber Knoepfe sollte es moeglich sein, die einzelnen APD zu Starten und 
Stopppen.

Ich habe mir ueberlegt fuer die Benutzersteuerung, also fuer das 
LCD-Display und die Knoepfe einen MC herzunehmen und fuer die Spannung 2 
weitere. Diese sollten die Spannungen einstellen und mit den IST Werten 
vergleichen, ich Fehlerfall den Detektor herunterfahren und und den 
Fehlercode an die Steuer MCU weitergeben.

Ich habe schon im Internet nach passenden MC gesucht aber bisher 
scheiterte es immer, dass die MC's zu wenige DAC's haben, ich weiss dass 
ich diese auch extern machen koennte, jedoch wuerde es mir eine Menge 
arbeit ersparen wenn es diese integriert geben wuerde.

Gibt es fertige Platinen mit MC die ich gleich einsetzen koennte ohne 
fuer den MC ein eigenes Layout anzufertigen ich finde immer nur 
Evaluation und Development Boards im Internet und diese sind meist zu 
gross und auch nicht gut weiter verwendbar, da sie meist zu viel sachen 
haben, die ich nicht brauche und auch die Ports nicht sehr gut 
zugaenglich sind!

Ich bin ueber alle Vorschlaege und Ratschlaege dankbar!

Danke im vorraus.
Benni

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Das Projekt scheint mir verglichen mit dem Wissen etwas ueberrissen. 
Alleine an einer Teilaufgabe kann man einen Monat rausblasen. Allenfalls 
zu viert waehrend einem halben Jahr. Vergiss mal Controller mit DAC, die 
sind nicht ueblich.

Autor: Benjamin Goerlich (Gast)
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Danke fuer die Antwort. Am umfang des Projekts kann ich leider nichts 
aendern. Ich will jedoch trotzdem versuchen es so weit wie moeglich zu 
bringen.

Mit nicht ueblich meinst du die gibt es nicht so haeufig oder man sollte 
sie nicht einsetzen weil...?

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Ich wuerde empfehlen mit einem Standardprozessor zu arbeiten dh einem 
PIC oder einem AVR, je nachdem zu welchem man Hilfe kennt. Ein DAC an 
das SPI Port anzuschnallen ist eine einfache Sache.

Ein Peltiercontroller ist ein Projekt, das hinreichend kompliziert ist, 
Ein gesteuertes 200V Supply ebenso. Ein Display mit Menu drauf ist auch 
genug.

Autor: Jobst M. (jobstens-de)
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Du kannst einem uC ja auf jedem Port einen DAC mittels Soft-PWM/PDM 
beibringen.
Ein ATmega48 schafft optimistisch 8 16-Bit PDMs mit je 5Hz.
Via UART werden die Werte eingestellt.
Für mehr ist der uC dann aber auch nicht mehr zu gebrauchen.

Oder Dir reichen die in Hardware eingebauten 4 8-Bit und 2 16-Bit PWMs.
Dann hat der uC auch noch viel Zeit um andere Dinge zu erledigen.

In Deinem Fall würde ich jeder APD incl. dem dazugehörigen TEC einen uC 
spedieren - dann musst Du nur vier identische Schaltungen aufbauen. Vor 
allem dürfte aber auch der Programmieraufwand kleiner sein, wenn Du Dich 
in der Software nur um ein APD/TEC-Element kümmern musst.

Die einzelnen Einheiten kommunizieren dann mit einem Master-uC.



Gruß

Jobst

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Es gibt quad und achtfach DAC mit 10, 12, 16 bit.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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>>> ich studiere zur zeit Elektrotechnik, im 5. Semester,
>>> ich weiss daher leider nicht sehr viel ueber die Hardware von MC.
Hast du da Ursache und Wirkung verwechselt?
Ich wusste schon im 5. Semester recht gut über Mikrocontroller 
Bescheid...

Seis drum.

> Die APD benoetigt ein HV enable Signal und die HV muss dann langsam
> erhoet werden
HV = Hebevorrichtung? Oder eher Hochspannung?


> Mit nicht ueblich meinst du die gibt es nicht so haeufig
Doch, es gibt schon einige...
> oder man sollte sie nicht einsetzen
Das eher.
> weil...?
Weil du einen externen DAC viel besser genau an die Stelle bringen 
kannst, an der die analoge Spannung gebraucht wird. Und zudem hört die 
Auflösung der integrierten DACs oft schon bei 10Bit auf. Externe DACs 
gibt es für kleines Geld mit vielen Kanälen in allen Bitbreiten.

> Gibt es fertige Platinen mit MC die ich gleich einsetzen koennte ohne
> fuer den MC ein eigenes Layout anzufertigen
Wenn du ein halbwegs reproduzierbares Ergebnis willst (Störungen, 
Reproduzierbarkeit), dann solltest du auf jeden Fall das Ganze auf 1 
Platine setzen. Und für erste Funktionsmodelle wird so ein EVAL-Board 
weit reichen...

>> Das Projekt scheint mir verglichen mit dem Wissen etwas ueberrissen.
> Am umfang des Projekts kann ich leider nichts aendern. Ich will
> jedoch trotzdem versuchen es so weit wie moeglich zu bringen.
Dann solltest du selber mal einfach mit irgendwas anfangen. Allein das 
Lernen der Toolchain und erste kleine Progrämmchen (LEDs und LCD) mit 
einem EVAL-Board werden dich einen Monat beschäftigen...
Wichtig ist jetzt erst mal das Anfangen.

Autor: Benjamin Goerlich (Gast)
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Also erstmal danke fuer die Antworten.

Also die Peltier-Controlle ist bereits fertig, hab eine Platine bestellt 
und getestet funktioniert einwandfrei. Dafuer fehlt nur nach ein Tempset 
was der MC ja dann uebernehmen soll, so dass es einfacher ist die 
Temperatur zu aendern.

Naja es ist ja nicht so als wuesste ich nichts ueber MC, jedoch meiner 
Meinung nach nicht genug um erstens im Jungle von MC den richtigen zu 
finden und zweitens das Projekt souveraen zu meistern.
Assembler Programmierung und die Grundsaetzliche Hardware von MC habe 
ich gelernt.
Konnte auch jetzt hier schon ein bisschen mit eine PsoC Development 
board rumspielen und LED's und Display Steuerung ist wirklich geschenkt 
mit dem.

Meine Idee waere es dann gewesen, eine Box zu bauen in die man ueber 
mehr Polige "Steckkarten" die einzelnen MC Boards an den Master MC 
anschliesst.

Lothar Miller schrieb:
> HV = Hebevorrichtung? Oder eher Hochspannung?

HV = Hochspannung

Autor: Olaf (Gast)
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> Ich habe mir ueberlegt fuer die Benutzersteuerung, also fuer
> das LCD-Display und die Knoepfe einen MC herzunehmen und fuer
> die Spannung 2 weitere.

Das ist quatsch. Ein einziger Kontroller kann deine Aufgabe
alleine loesen.

> Gibt es fertige Platinen mit MC die ich gleich einsetzen koennte ohne
> fuer den MC ein eigenes Layout anzufertigen ich finde immer nur
> Evaluation und Development Boards im Internet und diese sind meist zu
> gross und auch nicht gut weiter verwendbar, da sie meist zu viel sachen
> haben, die ich nicht brauche und auch die Ports nicht sehr gut
> zugaenglich sind!

DAs ist auch Unsinn. Es gibt bergeweise Controllerboards die du 
verwenden kannst. Das war da drauf ist was du nicht brauchst kannst du 
ja einfach ignorieren. Diese Boards haben immer Platz zum einloeten von 
Pfostensteckern. Die loetest du einfach nach unten auf. Dann steckst du 
das so auf ein eigenes Board von dir auf wo du den Leistungsteil fuer 
deine Peltierlelemente designt hast. DAs ist fuer ein Einzelstueck die 
einfachste Loesung.
Ich teile im uebrigen die Einschaetzung das die Arbeit relativ heftig 
ist. Daher solltest du dir wenn moeglichst schon einiges vom Hals 
schaffen indem du gerade ein fertiges Board verwendest.

> Naja es ist ja nicht so als wuesste ich nichts ueber MC, jedoch meiner
> Meinung nach nicht genug um erstens im Jungle von MC den richtigen zu
> finden und zweitens das Projekt souveraen zu meistern.

Diese Faehigkeiten werden aber nicht zusammen mit dem Diplom verliehen. 
:-)
Sie enstehen dadurch das du jetzt was fummelst und dabei lernst. Das du 
keine DA-Ausgaenge brauchst, auch wenn es sowas gibt, hast du ja schon 
gelernt. Also schau einfach nach einem Controller mit vier PWM 
Ausgaengen.
Oh...und haenge die Peltiers nicht direkt an die PWM-Ausgaenge. .-)

Olaf

Autor: Benjamin Goerlich (Gast)
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Olaf schrieb:
> DAs ist auch Unsinn. Es gibt bergeweise Controllerboards die du
> verwenden kannst. Das war da drauf ist was du nicht brauchst kannst du
> ja einfach ignorieren. Diese Boards haben immer Platz zum einloeten von
> Pfostensteckern. Die loetest du einfach nach unten auf. Dann steckst du
> das so auf ein eigenes Board von dir auf wo du den Leistungsteil fuer
> deine Peltierlelemente designt hast. DAs ist fuer ein Einzelstueck die
> einfachste Loesung.
> Ich teile im uebrigen die Einschaetzung das die Arbeit relativ heftig
> ist. Daher solltest du dir wenn moeglichst schon einiges vom Hals
> schaffen indem du gerade ein fertiges Board verwendest.

Werde ich wohl mal in betracht ziehen muessen. Gibts da irgendwas, was 
du empfehlen kannst?

Olaf schrieb:
> Das ist quatsch. Ein einziger Kontroller kann deine Aufgabe
> alleine loesen.

Gibt es denn einen so grossen Controller, der mir 10 Eingaenge mit ADC 
liefert und noch dazu genuegend PWM ausgaenge fuer 4 APDs also 12 und 
dann noch genug I/O hat um die Knoepfe und das LCD zu steuern?

Olaf schrieb:
> Diese Faehigkeiten werden aber nicht zusammen mit dem Diplom verliehen.
> :-)
> Sie enstehen dadurch das du jetzt was fummelst und dabei lernst. Das du
> keine DA-Ausgaenge brauchst, auch wenn es sowas gibt, hast du ja schon
> gelernt. Also schau einfach nach einem Controller mit vier PWM
> Ausgaengen.
> Oh...und haenge die Peltiers nicht direkt an die PWM-Ausgaenge. .-)

Naja 4 PWM ausgaenge waeren ja zu wenig.
Nein nein, die Peltiers haengen an einem eigenem PID Regler der nur noch 
ein Tempset signal benoetig, auf welche Temperatur geregelt werden soll.

Autor: Olaf (Gast)
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> Werde ich wohl mal in betracht ziehen muessen. Gibts da irgendwas,
> was du empfehlen kannst?

Ich verwende meist Renesas und das gefaellt den Jungs hier nicht so weil 
kein AVR drauf ist. :-) Diese Boards kannst du bei Glyn kaufen.

Eine andere Adresse waere wohl der Elektronikladen. 
(http://elmicro.com/)
Aber wie schon gesagt solche Boards gibt es wirklich ueberrall.

> Gibt es denn einen so grossen Controller, der mir 10 Eingaenge
> mit ADC liefert und noch dazu genuegend PWM ausgaenge fuer 4 APDs
> also 12 und dann noch genug I/O hat um die Knoepfe und das
> LCD zu steuern?

Das duerfte so gut wie jeder Hersteller im Programm haben. Du kannst 
problemlos Controller mit 200Pinnen bekommen.

> Naja 4 PWM ausgaenge waeren ja zu wenig.

Wofuer brauchst du denn dann dein Spannung.

> Nein nein, die Peltiers haengen an einem eigenem PID Regler der
> nur noch ein Tempset signal benoetig, auf welche Temperatur
> geregelt werden soll.

Ach so, das macht deine Aufgabe ja viel einfacher. :)

Olaf

Autor: Benjamin Goerlich (Gast)
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Olaf schrieb:
>> Naja 4 PWM ausgaenge waeren ja zu wenig.
>
> Wofuer brauchst du denn dann dein Spannung.

Naja also ich brauche eine spannung von 0 - 2.5V welche die Hochspannung 
einstellt. Eine Spannung, die eine bestimmte temperatur am 
TEC_Controller einstellt, welche dann am Peltier ankommen sollte.
Das ganze brauche ich dann 4 mal einzelnd steuerbar.

Olaf schrieb:
>> Nein nein, die Peltiers haengen an einem eigenem PID Regler der
>> nur noch ein Tempset signal benoetig, auf welche Temperatur
>> geregelt werden soll.
>
> Ach so, das macht deine Aufgabe ja viel einfacher. :)

Naja ich denk schon dass es dadurch einfacher wird, Ich muss an den 
Detektor ja nur noch die gewuenschte Spannung uebermitteln, den Rest 
uebernimmt dann die schon fertige Tec schaltung.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Ein dsPIC33FJ64GS610 had beliebig viele PWM und ADCs.

Autor: Benjamin Goerlich (Gast)
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Olaf schrieb:
>> Naja 4 PWM ausgaenge waeren ja zu wenig.
>
> Wofuer brauchst du denn dann dein Spannung.

Ich habe auch noch mal ueber die PWM's nachgedacht, ich glaube nicht, 
dass ich sie sinnvoll einsetzen kann.
Ich glaub nicht, dass ich das Signal gut genug abschirmen kann, die PWM 
waere ja auch wieder ein Stoerfaktor, der das empfindliche Signal der 
APD stoeren wuerde.

Werde wohl einfach DAC's benuetzen muessen.

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