Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Datenlogger selbst bauen


von Jan-Christoph M. (Firma: TractorPullingHassmoor) (jcmach)


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Hallo liebe Freunde der Elektronik!
Ich bin ganz neu hier und möchte mich mal informieren, was man so zu 
beachten hat, wenn man sich einen Datenlogger selbst baut.
Folgendes soll aufgezeichnet werden:
3x Temperatur,
davon 1x bis 1250°C mittels Thermoelement
2x bis 450°C ebenfalls mit Thermoelement
2x Überdruck bis 6bar.

Speicherung als CSV oder TXT auf SD-Karte
Microcontroller gerne Arduino Due

Loggingzeit pro Messung 15-30 Sec.
Start-Stopp mittels Taster

Abtastrate min. 100Hz bei 10-12bit Auflösung.

Kosten max 150-200€

Ist sowas möglich?

Später evt. Datenübertragung per Funk auf Smartphone oder Laptop.
Display am Fahrzeug mit den Peakwerten....;-) das aber später...

Vielen Dank schon mal an alle die mich Unterstützen...

von Karl H. (kbuchegg)


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Jan-Christoph Mach schrieb:

> Folgendes soll aufgezeichnet werden:
> 3x Temperatur,
> davon 1x bis 1250°C mittels Thermoelement
> 2x bis 450°C ebenfalls mit Thermoelement
> 2x Überdruck bis 6bar.


> was man so zu
> beachten hat, wenn man sich einen Datenlogger selbst baut.

Das deine Sensoren die Messparameter auch aushalten und dass du sie per 
Programm auslesen kannst.


> Ist sowas möglich?
Nein, hat noch nie wer vor dir gemacht. :-)

Die Frage ist nicht, ob ES möglich ist. Die Frage ist, ob DU das 
hinkriegst. Das kannst aber nur du selber wissen, weil hier keiner weiß, 
wie gut du programmieren kannst.

von Jan-Christoph M. (Firma: TractorPullingHassmoor) (jcmach)


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Die Sensorik ist nicht das Problem...Thermoelente sind bereits 
erfolgreich im Einsatz...Abgastemperatur messen ist kein Geheimnis...
Meine Frage ist mehr in die Richtung der Hardware nach der Sensorik...

von Karl H. (kbuchegg)


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Jan-Christoph Mach schrieb:
> Die Sensorik ist nicht das Problem...Thermoelente sind bereits
> erfolgreich im Einsatz...Abgastemperatur messen ist kein Geheimnis...
> Meine Frage ist mehr in die Richtung der Hardware nach der Sensorik...

Na ja. So schwer ist das jetzt aber auch wieder nicht, wie es da jetzt 
weiter geht.

Du hast den Arduino schon erwähnt.

Welche Eingänge hat der?
Was liefern deine Sensoren?



   +--------+                       +----------+
   | Sensor |------    ?       -----|          |
   +--------+  ^                  ^ | Arduino  |
               |                  | +----------+
               |                  |
        der liefert was?          |
                              welcher Eingang passt am besten zu
                              dem, was der Sensor liefert.

                |                 |
                +--------+--------+
                         |
             je nachdem, wie gut die beiden Teile
             zusammenstimmen, entscheidet sich ob
             und wenn ja was, an die Stelle des ?
             zwischen Sensor und Arduino geschaltet
             werden muss.


Und wenn das geklärt ist gehts ans Programm schreiben.

von Karl H. (kbuchegg)


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Wenn deine Frage lautet:

Kann ich den Arduino dafür nehmen?


Ja, sicher. Warum denn nicht?
Wenn du mit ihm umgehen kannst und du mit ihm glücklich bist gibt es 
doch keinen Grund, da etwas neues zu erfinden.

3 Sensoren 100 mal in der Sekunde auszulesen, schafft jeder 
Nasenpopel-Rechner aus den 70-er Jahren des letzten Jahrhunderts. Die 
Amerikaner sind mit schwächerer Hardware zum Mond geflogen.
Die Hardware ist nicht das 'Problem'. Die langweilt sich. Die Frage ist, 
ob du sie auch programmieren kannst! Wobei dir auf dem Arduino ja eh 
schon fast alles Schwierige von fertigen Libs abgenommen wird. Und der 
Rest (CSV schreiben) ist vom Schwierigkeitsgrad her ungefähr auf dem 
Level wie die ersten grundlegenden Übungen im Kapitel 'Arbeiten mit 
Files' in jedem C-Lehrbuch.

von Jan-Christoph M. (Firma: TractorPullingHassmoor) (jcmach)


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Das hört sich ja schon mal positiv an. Die Thermoelemente geben je nach 
Typ je eine analoge Spannung je Kelvin aus. Die Drucksensoren 0-10V oder 
4-20mA. Da brauch ich ja nur eine Skalierung...mx+b. Ob der Arduino 
empfindlich genug für die Thermoelemente ist weis ich nicht. Ich würde 
ja gern den Messbereich einschränken, um einen bessere Auflösung zu 
bekommen.
Der Arduino hat 12 Analog Eingänge... bis 12V.
Das schwierigste wird wohl die Programierung, aber das sagtest du ja 
schon...

von Viktor N. (Gast)


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Ein Arduino(MegaXX) kann keine Thermoelemente lesen. Den Bereich 
einschraenken geht nicht, da das untere Limit das Eigenrauschen des 
Wandlers ist. Da wird's also noch was Externes brauchen.

von Viktor N. (Gast)


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Ein Themoelement Typ K bringt um die 40uV pro Kelvin. Ein Bit des 
internen Wandler wird bei 3..5mV sein, sonst versinkt es im Rauschen. Dh 
eine Versaterkung von 100 ist das Minimum, das gebracht werden muss fuer 
ein Kelvin Aufloesung. Allerdings kriegt man keine 1280 Grad mit eine 
Grad Aufloesung durch den Wandler...

von Karl H. (kbuchegg)


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Viktor N. schrieb:

> ein Kelvin Aufloesung. Allerdings kriegt man keine 1280 Grad mit eine
> Grad Aufloesung durch den Wandler...

Jau.
Wobei ich als Entwickler an dieser Stelle gleich mal meinen Auftraggeber 
fragen würde, ob er es wirklich auf das Grad genau braucht, oder ob er 
bei 1200 Grad auch mit 10-Grad Sprüngen leben kann, wenn das die Kosten 
drückt (wichtig: Kosten drücken ist immer ein gutes Argument, mit dem 
man dem generischen 'so genau wie möglich' entgegentreten kann)

von Karl H. (kbuchegg)


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> Der Arduino hat 12 Analog Eingänge... bis 12V.

Ich kenn zwar nicht alle Arduinos und ihre Spezifikationen. Aber das 
halte ich für ein Gerücht.

von Wolfgang-G (Gast)


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>Allerdings kriegt man keine 1280 Grad mit eine Grad Aufloesung durch den 
>Wandler...
wieso nicht? Ein 12Bit-Wandler hat 4096 Stufen --> ~0,3K, wenn ich nicht 
falsch liege.

von Jan-Christoph M. (Firma: TractorPullingHassmoor) (jcmach)


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Arduino hat eine Eingangsspannung von 3,3V Sorry, mein Fehler aber 
bereits 12bit Auflösung.
Arduino Due war meine Wahl.

Also benötige ich für die Thermoelemente quasi Spannungsverstärker!!??

Bei den 1250°C kommt es nicht auf 10°C an. Es ist nur eine 
Abgastemperatur. Wir möchten nur wissen, ob wir 1050°C überschreiten, da 
uns sonst die Laderwelle abdreht.

Die Abgastemperatur wir über die Dieselmenge geregelt. In unserem Fall 
weniger Menge mehr Leistung, weil wir total überfettet laufen müssen, um 
nicht zu überhitzen.Wir haben mal bei Racepak geschaut, da kostet so ein 
Datenlogger mehrere Kilo€...

von Bernd S. (bernds1)


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Viktor N. schrieb:
> Da wird's also noch was Externes brauchen.

Ja, da bietet sich z.B. der AD595 an, der ist für Thermoelemente 
vorgesehen, oder der MAX31855. Da gibt's für jeden Geschmack was, um die 
kleine Spannung des Thermoelements aufzubereiten. Die Kennlinie wird 
auch gleich mit linearisiert. Schau mal in diese Richtung...

von Wolfgang-G (Gast)


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Was mir gerade einfällt: sind die Thermoelemente(vermutlich in einer 
Schutzhülse) und die Druckmessung für min. 100Hz schnell genug?

von Karl H. (kbuchegg)


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Jan-Christoph Mach schrieb:
> Arduino hat eine Eingangsspannung von 3,3V Sorry, mein Fehler aber
> bereits 12bit Auflösung.
> Arduino Due war meine Wahl.


Oha.
Den hab ich mir noch gar nicht näher angesehen.

Du meinst diesen hier
http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardDue

32-Bit ARM
84Mhz Taktfrequenz
96kB  SRAM
512KB Flash

Ich muss mich korrigieren. Das Teil ist leistungsstärker als die 
komplette Rechenpower weltweit zusammengenommen, die zu Zeiten der 
Mondflüge auf diesem Planeten existiert hat.

OK, Ich steh dazu. Wenn du ihn schon hast, dann nimm ihn. Aber im Grunde 
ist das ein Schwerlasttransporter um beim Einkauf eine einzelne kleine 
Flasche Mineralwasser 200 Meter weit nach Hause zu fahren. Völlig 
überpowert.

von Karl H. (kbuchegg)


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Karl Heinz Buchegger schrieb:

> Völlig
> überpowert.

Auf der anderen Seite sind 39€ ein gutes Argument.
Da sollte man sich fragen, was man mit diesem Boliden sonst noch so 
anstellen kann. Ein Graphik-LCD zur parallelen Anzeige der Daten in 
Diagrammform drängt sich da ja förmlich auf.

Aber ok. Eins nach dem anderen.

von Reinhard Kern (Gast)


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Wolfgang-G schrieb:
> sind die Thermoelemente(vermutlich in einer
> Schutzhülse) und die Druckmessung für min. 100Hz schnell genug?

Bei der Druckmessung könnte das sein, muss aber im Datenblatt stehen. 
Bei Temperaturmessungen allgemein ist die Reaktionsgeschwindigkeit 
gering und ein Rate von 100 Hz völlig überzogen - ich denke auch 
Miniaturausführungen kommen da nicht hin und eine Umhüllung sowie ein 
Betrieb in Gas verschlechtern die Verzögerungszeit weiter. Bei einem 
handelsüblichen Fühler würde ich eher 1 Hz erwarten.

Gruss Reinhard

von Jan-Christoph M. (Firma: TractorPullingHassmoor) (jcmach)


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Ja,genau den meine ich...da ich später gern noch ein Display und Taster 
für Start-Stop, W-Lan Übertragung haben möchte,dachte ich an den, weil 
viele Bauteile mit dem Controller kompatibel sind.
Das man hier so schnell Kommentare und Tip´s bekommt ist schon Toll!
Ich wollte mir erstmal eine Einkaufsliste erstellen, bevor ich blind 
etwas kaufe!
Da bin ich hier anscheinend ja richtig!

von Jan-Christoph M. (Firma: TractorPullingHassmoor) (jcmach)


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Zur Abtastrate 100Hz:
Die waren nur so in den Raum gestellt. Das Temperatur sich im Normalfall 
so schnell nicht ändert ist mir klar.
Aber unser Motor läuft nur 10-15 sec unter Last und in der Zeit steigt 
die Abgastemperatur auf über 1000°C... da wir nur 20sec aufzeichnen, 
spielt die Datenmenge nicht so die Rolle...
Wir wollen ja kein Wetter aufzeichnen..:-)

von Reinhard Kern (Gast)


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Jan-Christoph Mach schrieb:
> da wir nur 20sec aufzeichnen,
> spielt die Datenmenge nicht so die Rolle...

Überabtastung schadet ja nicht, es stehen eben nur längere Zeit 
dieselben Werte drin. Realisiere was dir leicht fällt, dann kannst du 
später immer noch mit verschiedenen Fühlern experimentieren (Backofen 
aufmachen und den Fühler reinlegen, Sprungantwort auswerten).

Gruss Reinhard

von PICfan (Gast)


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wegen K-Fühler (Thermoelement),  wenns nur plus Temperatur zu messen 
sind, schlage ich folgende Bauteil vor:

MAX6675

hth,
PICfan

von PICfan (Gast)


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oder wenns ein andere Thermoelement sein soll:

MAX31855

hth,
PICfan

von Walter S. (avatar)


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Jan-Christoph Mach schrieb:
> Aber unser Motor läuft nur 10-15 sec unter Last und in der Zeit steigt
> die Abgastemperatur auf über 1000°C.

ich kenne zwar deinen Sensors nicht, aber ich kann mir nicht vorstellen 
das er so schnell ist dass er in 10s auf 1000 Grad ist

von Reinhard Kern (Gast)


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Hallo,

wenns schnell gehen soll, sind Pyrometer geeignet, es gibt welche mit 10 
µs! Allerdings für die Messung von Oberflächen. Es gibt auch spezielle 
für Abgasmessungen, aber ich weiss nicht wie schnell die reagieren:

http://www.brannan.co.uk/products/mar_exhaust.html

Ist aber vielleicht besser zuerst nach dem Preis zu fragen...

Gruss Reinhard

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