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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Messwertaufbereitung eines PT100 und Drucksensors


Autor: Sebastian W. (nixon)
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Hallo zusammen,

obwohl ich bereits Erfahrung mit der Programmierung von µC habe, sowohl 
in Assembler als auch in C, stehe ich gerade vor dem Problem welchen 
Controller ich verwenden soll.
Dies rührt daher, dass die Controller in der Vergangenheit bereits durch 
die Schule zur Verfügung standen und damals mehr die Programmierung im 
Vordergrund stand.

Bei dem Projekt handelt es sich um ein Modelubot, welches mittels PT100 
die Wassertemperatur und über einen Drucksensor die zugehörige Tiefe 
bestimmen soll. Diese Messergebnisse müssen über RS232 oder USB zur 
weiteren Verarbeitung in einen Rechner gespeist werden.

Um euch kurz einen Überblick zu verschaffen sind hier folgende Fakten:

1. Das Signal soll schon verstärkt und digitalisiert übertragen werden

2. Zur Temperaturmessung wird ein PT100 eingesetzt, das von einer 
Konstantstromquelle gespeist wird

3. Das Drucksignal wird aus einer bereits bestehenden Schaltung 
abgegriffen, wobei hier 150mV einem Druck von 1bar entsprechen.

4.Die Temperaturmessung muss von 0°C - 25°C auf 1°C genau sein.

5.Die Druckmessung muss von 0bar - 1bar auf 0,1bar genau sein.

6.Übertragung der Messwerte über ein Koaxkabel mit voller Bandbreite, da 
Steuersignale über ein separates Koaxkabel übertragen werden.

7. Im Boot ist ein Akku mit folgenden Leistungsmerkmalen verbaut: 
12V,5Ah

Ich will mein Projekt folgendermaßen lösen:

a)Verstärkung der Messwerte
b)A/D-Wandlung und Verarbeitung der Messwerte (MITTELS µC)
c)Übertragung der Messwerte
d)Datenverarbeitung (Fehlerkorrektur) und Interface zum Rechner (MITTELS 
µC)

Ich wäre über rasche Hilfe sehr erfreut, so dass ich schnellstmöglich 
bestellen kann.

Viele Grüße, Nixon

Autor: Klaus Wachtler (mfgkw)
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Zu den Themen hier schon mal die Suche bemüht oder ins Tutorial gesehen?

Es ist zwar noch ncht Ostern, aber es könnte das eine oder andere zu
finden sein.

Autor: Sebastian W. (nixon)
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Hallo,

ja, die Suche habe ich bereits bemüht. Allerdings ist natürlich jedes 
Projekt unterschiedlich und da ich das erste Mal vor dem Problem der 
Beschaffung stehe, will ich halt keine Fehler machen.

Ich werde vorraussichtlich, sofern es keine Einwände gibt, das STK-500 
kaufen und als µC den ATMega32 einsetzten.

Oder mache ich hier gerade, in Bezug auf die Aufgabenstellung, einen 
gravierenden Fehler?
Gibt es auf Empfangsseite bessere Alternativen, um den Auswerte-PC über 
RS232 zu speisen?

Um in die Programmierung wieder rein zu kommen werde ich zunächst die 
Tutorials Assemble und C durcharbeiten...

Vielen Dank und ein schönes WE...

Nixon

Autor: Klaus Wachtler (mfgkw)
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Sebastian W. schrieb:
> Ich werde vorraussichtlich, sofern es keine Einwände gibt, das STK-500
> kaufen und als µC den ATMega32 einsetzten.
>
> Oder mache ich hier gerade, in Bezug auf die Aufgabenstellung, einen
> gravierenden Fehler?

Eigentlich nicht; es sei denn das STK500 ist dir zu groß oder zu teuer.
Es geht auch einen Nummer darunter (ein vernünftiger Programmierer
würde zur Not reichen, den Rest kann man selber bauen); ist aber
nicht falsch.

Sebastian W. schrieb:
> Gibt es auf Empfangsseite bessere Alternativen, um den Auswerte-PC über
> RS232 zu speisen?

Wenn du am PC RS232 hast, ist das ok. Wenn nicht gibt es Wandler
RS232-USB.

Schick wäre natürlich etwas drahtloses (zuindest im Endstadium,
nicht am Anfang). Ich weiß aber nicht, wie weit man unter Wasser
damit kommt.

Autor: Sebastian W. (nixon)
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Klaus Wachtler schrieb:
>Schick wäre natürlich etwas drahtloses (zuindest im Endstadium,
>nicht am Anfang). Ich weiß aber nicht, wie weit man unter Wasser
>damit kommt.

Das stimmt natürlich, nur leider funktioniert das mit dem Funk unter 
Wasser leider nicht, so weit ich weiß. Aber das Koaxkabel dient unter 
anderem auch noch als kleine Sicherheit, falls das Boot manövrierunfähig 
ist kann man es Dank der Zugentlasstung immer noch aus dem Wasser 
fischen;)

Klaus Wachtler schrieb:
>Eigentlich nicht; es sei denn das STK500 ist dir zu groß oder zu teuer.
>Es geht auch einen Nummer darunter (ein vernünftiger Programmierer
>würde zur Not reichen, den Rest kann man selber bauen); ist aber
>nicht falsch.

Da mich die ganze Thematik wirklich interessiert und es bestimmt noch 
mehrere Projekte geben wird, ist es mir die Sache wert.
Lieber einmal eine vernünftige Anschaffung:)

Klaus Wachtler schrieb:
> Sebastian W. schrieb:
>> Gibt es auf Empfangsseite bessere Alternativen, um den Auswerte-PC über
>> RS232 zu speisen?
>
> Wenn du am PC RS232 hast, ist das ok. Wenn nicht gibt es Wandler
> RS232-USB.

Also ist es kein Problem mit dem ATmega32, am Ausgang das Signal auf 
RS232 Pegel zu bringen? Oder gibt es hier bessere µC um das zu 
rrealisieren. Meine mich erinnern zu können, irgendetwas in der Richtung 
gelesen zu haben, sprich µC mit speziellem RS232-Ausgang...

Grüße

Autor: Klaus Wachtler (mfgkw)
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Sebastian W. schrieb:
> Also ist es kein Problem mit dem ATmega32, am Ausgang das Signal auf
> RS232 Pegel zu bringen?

Der Atmega32 hat erstmal nur 0/5V für TXD und RXD (die Logik
dafür ist intern auf dem Chip in Form einer USART-Schnittstelle).
Das Umsetzen zu RS232 (+/- 10..12V) macht man mit einem weiteren 
Baustein; Klassiker dafür ist MAX232 mit ein paar Kondensatoren.

Autor: Sebastian W. (nixon)
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Ok, Danke...

Dann werde ich die Hardware am Montag bestellen und mich erstmal durch 
die Tutorials arbeiten um wieder ins Programmieren zu finden.
Freu mich drauf:)

Schönes WE noch...

Autor: Reinhard Kern (Gast)
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Sebastian W. schrieb:
> 6.Übertragung der Messwerte über ein Koaxkabel mit voller Bandbreite, da
> Steuersignale über ein separates Koaxkabel übertragen werden.
>

Hallo,

ich denke, da überschätzt du die nötigen Datenraten um einige 
Grössenordnungen. Überleg mal, wie schnell sich die Wassertemperatur 
überhaupt ändern kann - es lohnt sich eigentlich nicht, sie mehr als 
etwa einmal pro Sekunde zu übertragen, ein Koaxkabel wäre für 1 Mio 
Messwerte pro Sekunde geeignet. Und deine Sensoren reagieren auch nicht 
so schnell, auch der Drucksensor nicht, und mit wieviel m/s soll das 
Boot denn tauchen? Selbst wenn es sinkt wie ein Stein, reicht eine sehr 
niedrige Rate aus.

Für die Steuerbefehle gilt das Gleiche, es ist unnötig, Geschwindigkeit 
und Ruderstellungen Tausende Male pro Sekunde zu senden.

Ich würde daher ein möglichst dünnes Kabel nehmen. Die Frage wäre 
zunächst nach der nötigen Länge. Ich schätze aber, mit 2 x 50 m 
Koaxkabel im Schlepp wäre das Boot auch nicht mehr sehr beweglich. Und 
wer sortiert die beiden Kabel wieder auseinander, wenn sie sich 
verwickelt haben?

Gruss Reinhard

Autor: Sebastian W. (nixon)
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Reinhard Kern schrieb:
> Sebastian W. schrieb:
>> 6.Übertragung der Messwerte über ein Koaxkabel mit voller Bandbreite, da
>> Steuersignale über ein separates Koaxkabel übertragen werden.
>>
>
> Hallo,
>
> ich denke, da überschätzt du die nötigen Datenraten um einige
> Grössenordnungen. Überleg mal, wie schnell sich die Wassertemperatur
> überhaupt ändern kann - es lohnt sich eigentlich nicht, sie mehr als
> etwa einmal pro Sekunde zu übertragen, ein Koaxkabel wäre für 1 Mio
> Messwerte pro Sekunde geeignet. Und deine Sensoren reagieren auch nicht
> so schnell, auch der Drucksensor nicht, und mit wieviel m/s soll das
> Boot denn tauchen? Selbst wenn es sinkt wie ein Stein, reicht eine sehr
> niedrige Rate aus.
>
> Für die Steuerbefehle gilt das Gleiche, es ist unnötig, Geschwindigkeit
> und Ruderstellungen Tausende Male pro Sekunde zu senden.
>
> Ich würde daher ein möglichst dünnes Kabel nehmen. Die Frage wäre
> zunächst nach der nötigen Länge. Ich schätze aber, mit 2 x 50 m
> Koaxkabel im Schlepp wäre das Boot auch nicht mehr sehr beweglich. Und
> wer sortiert die beiden Kabel wieder auseinander, wenn sie sich
> verwickelt haben?
>
> Gruss Reinhard

Hallo Reinhard,

bei dem Kabel, welches bereits vorhanden ist, handelt es sich um 3 
Koaxleitungen in einem Mantel. Eine Leitung ist für das Videosignal, 
eine für die Steuerleitung und die dritte soll für das Druck- und 
Temperatursignal genutzt werden.

Das man auch mit einer Koaxleitung auskommen könnte stimmt natürlich, 
aber so muss ich mir schonmal keine großen Gedanken bzgl. der 
Übertragung machen.
Wenn der Rest erstmal funktioniert, hat man hier dann sicherlich noch 
genügend Optimierungspotential.

Gruß und gute Nacht...
Julian

Autor: butsu (Gast)
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Du hast also (abzüglich des Video-Kabels) insgesamt 4 Leiter zur 
Verfügung. Warum nimmst du dann nicht einfach zwei davon zur 
Energieversorgung und zwei für deinen UART, über den du beides, 
Steuersignale und Daten laufen läßt?
Schnell genug ist's auf jeden Fall (s.o.) und du kannst auf weitere 
Elektronik zwischen Kabel und PC verzichten. Erscheint mir am 
Einfachsten.

viele Grüße und viel Spass!

Autor: Reinhard Kern (Gast)
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butsu schrieb:
> Du hast also (abzüglich des Video-Kabels) insgesamt 4 Leiter zur
> Verfügung.

Hallo,

er sagt ja nicht, wie gross das UBoot ist und wieviel Kabel. Je nachdem, 
ob das Koaxkabel nun schwerer ist als Wasser oder nicht, muss er das 
Kabel rausziehen, weil das Boot sonst nicht auftaucht, oder es kann 
garnicht erst nach unten tauchen. Aber wahrscheinlich handelt es sich eh 
nur um eine Aufgabe im Rahmen des Studiums (verrät er ja auch nicht, 
aber ich glaube nicht, dass er für die Bundes-Marine arbeitet), so dass 
es auf praktische Anwendbarkeit nicht ankommt.

Dass ein Modelluboot mit 3 Koaxkabeln manövrierfähig ist, kann ich mir 
jedenfalls nicht vorstellen.

WLAN wird unter Wasser nicht weit genug reichen, und wenn das Boot 
ausser Reichweite ist, muss er hinterhertauchen, was bei der derzeitigen 
Wetterlage kein Vergnügen ist.

Gruss Reinhard

Autor: butsu (Gast)
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> er sagt ja nicht, wie gross das UBoot ist und wieviel Kabel.
Doch, zum Kable sagt er was:

Sebastian W. schrieb:
> handelt es sich um 3
> Koaxleitungen in einem Mantel.

Es gibt durchaus sehr dünne, leichte Kabel mit mehreren Koax-Leitern. 
Sieht man (z.B.) an einem typischen Kopfhörerkabel...
Alle mir bekannten käuflichen ROVs (remotely operated vehicles) arbeiten 
mit relativ hohen Spannungen (z.B. 400V) zur Energieversorgung und 
Glasfasern für die Datenübermittlung. Da geht's aber auch um mehrere kW 
Anschlußleistung...

Drahtlose Datenübertragung unter Wasser geht sinnvoll nur mit sehr 
großen Wellenlängen und entsprechenden Antennen oder akustisch.

Gruß!

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