Temperatursensor-Array

[Jens F. (pwnz)]

Hallo,

für einen speziellen Versuch in der Brandforschung möchte ich ein Array 
aus 1024 Temperatursensoren schnell (5 kHz) und genau (16 bit) abtasten. 
Ich bin Physiker ohne spezielle Elektro-Ausbildung und möchte im Vorfeld 
für dämliche Vorschläge meinerseits um Entschuldigung bitten.

Bisher habe ich ein "Modul" mit einer MCU und ADC-Baustein für 32 
Sensoren in einen funktionierenden Zustand versetzen können. Die 
Kommunikation zwischen ADC und Mikrocontroller läuft über 2 SPI-Kanäle 
und ist vom Timing her schon ziemlich am Ende.

Nun möchte ich jedoch nicht 32, sondern 1024 dieser Sensoren aufnehmen 
und irgendwann mal als TCP/IP-Paket an einen Rechner zur Auswertung 
schicken.

Wie würdet ihr so ein Problem angehen?

Ich möchte also 32 dieser Module einsetzen und irgendwie 32 
Mikrocontroller bzw. angeschlossene Pufferspeicher auslesen. Laut meiner 
aufwändigen Berechnungen (16 bit * 5000 1/s  32 Sensoren  32 Module) 
kommen da 81,92 Mbit/s an Daten zusammen. Eine ganze Menge, wie ich 
finde.

Wie stellt man sowas an? 32 Mikrocontroller zur Steuerung und 
Adressierung per I²C verbinden und eine separate Datenübermittlung 
mittels eines anderen Protokolls? Ist SPI zu langsam? Nutzt man für 
sowas LVDS oder RS485? Braucht man da separate Bausteine? CPLD/FPGA oder 
sowas?

Ich dachte eventuell an einen Mini-Computer mit RTOS, z.B. Raspberry PI, 
der das ganze steuert. Ist das denkbar bzw. sinnvoll? Hat der die 
nötigen Schnittstellen?

Ich bin sehr verwirrt und würde mich über Vorschläge freuen.

Viele Grüße
Jens

[stef (Gast)]

Hallo Jens

Welchen Sensor möchtest du verwenden? Nach welchem Messprinzip?
Ich glaube, dass die meisten Sensoren viel zu träge sind um in 0.0002s 
eine brauchbare Temperaturveränderung darzustellen, oder hab ich da was 
falsch verstanden?

Über welchen Temperaturbereich möchtest du die 16 Bit verteilen? Wie 
gest du mit dem Messrauschen um?

Mit welchen Komponenten hast du dein Versuchsaufbau aufgebaut?

Könntest du dies Ev. Optisch / Wärmebildmässig lösen? (Nur als Idee)

Viele Grüsse
stef

[Jim M. (turboj)]

Jens F. schrieb:
> Ich bin Physiker ohne spezielle Elektro-Ausbildung

Dann wird das nix. So ein System korrekt zu dimensionieren und zu bauen 
hätte den Umfang einer Diplomarbeit - das wäre heutzutage wohl eine 
MasterArbeit?

RPi hat keine ausreichend schnellen Schnittstellen die man ohne Probleme 
auf 32 Teilsysteme verteilen könnte.

Ich würde hier einen dickeren FPGA ansetzen, der könnte mit den 
einzelnen Modulen über UART (lässt sich leicht auf RS485/RS422 umsetzen) 
reden. Allerdings braucht der µC für 32 Kanäle einen UART mit mehr als 
2,5 MBit/sec, das kann nicht mehr jeder Wald-und-Wiesen µC.

RS485 oder RS422 bräuchte man bei längeren Leitungen oder EMV Störungen 
(z.B. durch Magnetfelder).


Die Synchronisierung ist übrigens auch ein intgeressantes Problem: Die 
Quarze der ADC Boards laufen mit der Zeit auseinander.

[Niko S. (jumanji)]

1024 sind schon sehr viele. Das entspricht einer einfachen 
Wärmebildkamera und die sind nicht ohne Grund so teuer. Melexis bietet 
einen IR-Sensor mit 16x4 Einheiten an (MLX90620 ). Vielleicht geht das 
ja in die Richtung, die du suchst... 2-4 dieser Sensoren über einen 
mikrocontroller zu kombinieren halte ich noch für ein einigermaßen 
realistisches Projekt. Alles darüber ist schon sehr aufwendig und du 
kommst mit Sicherheit besser und billiger weg wenn du etwas fertiges 
kaufst.