Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Sensor Auswertung Verständnisproblem


von Benz (Gast)


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Hallo,

Ich bin Elektrotechnik-Anfänger, bitte nicht gleich Erhängen wenn ich 
etwas falsch verstehe.

Ich habe einen Arduino und einen "Air Quality Sensor" gekauft.
Sensordatenblatt: http://www.seeedstudio.com/wiki/images/c/c4/Mp503.pdf
Schema vom Sensor in der Schaltung: 
http://www.seeedstudio.com/wiki/images/7/77/Grove_-_Air_quality_sensor_v1.3_sch.pdf

Zunächst mal was ich verstehe:
Der Sensor ist in Serie mit einem 10kOhm Vorwiderstand.
1) Danach ist ein OpAmp, dessen Sinn ich nicht verstehe. Ich nehme an, 
zur Normalisierung der Spannung auf 0-5V?

2) Der Widerstand vom Sensor (Rs) soll 1kOhm-30kOhm sein, je nach 
Gaskonzentration. Gemessen wird aber die Spannung am Vorwiderstand, 
richtig?

3) Das Diagramm zur Kompensation von Feuchte und Temperatur verstehe 
ich. Ich verstehe aber nicht, was ich mit dem daraus resultierenden 
Faktor anstelle.

Bei 1-30kOhm am Sensor beträgt die Spannung am Vorwiderstand:

U=(5V*Rs)/(10kOhm+Rs)
Also 0.25V-3.75V

Mit dem Korrekturfaktor (sagen wir mal "K") dann
U=(5V*Rs*K)/(10kOhm+Rs*K)

Aber welchen Einfluss hat der Korrekturfaktor auf die Spannung die am 
Ausgang der Schaltung liegt?

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Der Widerstand R9 soll anscheinend nicht bestückt werden (DNP=do not 
p?). Dann ist der Operationsverstärker nur noch ein Spannungsfolger für 
den Sensor-Spannungsteiler, sorgt also für einen niederohmigen Ausgang 
mit derselben Spannung, mehr nicht. Die ganzen Korrekturen muss die 
Software nach dem AD-Wandler erledigen.

von Benz (Gast)


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Aha ok.
Dann verstehe ich nur noch nicht, ob ich den Sensorwiderstand mit dem 
Korrekturfaktor multiplizieren oder dividieren muss.

Vermutlich dividieren, wenn das die Abweichung darstellen soll?

von MaWin (Gast)


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Benz schrieb:
> Bei 1-30kOhm am Sensor beträgt die Spannung am Vorwiderstand:
>
> U=(5V*Rs)/(10kOhm+Rs)
> Also 0.25V-3.75V

Richtig.

> Mit dem Korrekturfaktor (sagen wir mal "K") dann
> U=(5V*Rs*K)/(10kOhm+Rs*K)
>
> Aber welchen Einfluss hat der Korrekturfaktor auf die Spannung die am
> Ausgang der Schaltung liegt?

Keinen, weil er durch weglassen des Widerstandes R9
= 1 ist.

von Benz (Gast)


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Mit Korrekturfaktor meine ich die Tempertur/Feuchte-Abhängigkeit aus dem 
Diagramm "Fig4".

Meinem Verständnis nach muss man den Sensorwiderstand mit dem Faktor aus 
dem Diagramm in "Fig4" multiplizieren.

Demnach würde der Sensorwiderstand bei zunehmender Temperatur (bei 
gleicher Feuchte) sinken und die Spannung über dem Vorwiderstand 
steigen. Finde die Beschriftung im Diagramm aber etwas verwirrend.

von MaWin (Gast)


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Benz schrieb:
> Mit Korrekturfaktor meine ich die Tempertur/Feuchte-Abhängigkeit aus dem
> Diagramm "Fig4".
>
> Meinem Verständnis nach muss man den Sensorwiderstand mit dem Faktor aus
> dem Diagramm in "Fig4" multiplizieren.
>
> Demnach würde der Sensorwiderstand bei zunehmender Temperatur (bei
> gleicher Feuchte) sinken und die Spannung über dem Vorwiderstand
> steigen. Finde die Beschriftung im Diagramm aber etwas verwirrend.

Natürlich, der Sensorwiderstand und damit das Ausgangssignal schwankt 
mit allem möglichen, der Temperatur, der Luftfeuchte, der Alterung, 
unterschiedlichsten chemischen Stoffen, und am wenigsten wohl mit der 
"schlechten Luft".

Daß die Messwerte nur Spielerei eins und keine ernsthafte 
Luftqualitätsaussage zulassen, dürfte ja wohl klar gewesen sein. Auch 
die einfacheren Gaswarner haben eine grössere Abhängigkeit von der 
Temperatur als von der Gaskonzentraton, so dass jeder Schwellwert Humbug 
ist, und erst benutzbar wird, wenn man eine Temperaturkompensation 
einbaut.

Für dich ist Rückrechnen auf den Widerstandswert doch einfach, dann 
Messwerte aus Feuchte und Tempsensor einrechnen, dann ein wenig 
Zauberstab und du hast irgendeine Zahl. Kann doch eh niemand überprüfen, 
welche Aussage damit gemeint ist.

von Benz (Gast)


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Dass die Messwerte keine absolute Aussagekraft haben ist mir schon 
bewusst. Das ist ja auch nur ein Projekt um zu lernen.
Aber wenn ich schon einen Temperatur/Feuchte-Sensor habe, und die 
Temperatur/Feuchte-Konstanten bekannt sind, dann kann ich das ja gleich 
kompensieren (versuchen)

Nur weiss ich nicht, ob ich den Sensorwiderstand mit dem Wert aus dem 
zweiten Diagramm dividieren oder multiplizieren muss.

von Reginald L. (Firma: HEGRO GmbH) (reggie)


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Der Sensor hat eine warm-up time von 48 std??
Sowas gibt's?

von Benz (Gast)


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Sogar noch länger:

2.3 Long time storage
The sensors resistance will drift reversibly if it’s stored for long 
time without electrify, this drift is related with storage conditions. 
Sensors should be stored in airproof bag without volatile silicon 
compound. For the
sensors with long time storage but no electrify, they need long 
galvanical aging time for stabilitybefore using.

The suggested aging time as follow:

Storage Time             Suggested aging time
Less than one month      No less than 48 hours
1 ~ 6 months             No less than 72 hours
More than six months     No less than 168 hours

von void (Gast)


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Benz schrieb:
> Nur weiss ich nicht, ob ich den Sensorwiderstand mit dem Wert aus dem
> zweiten Diagramm dividieren oder multiplizieren muss.

Der Faktor "K" aus Figure 4 heißt eigentlich "Rs/Rso".
Unter dem Diagram steht dann auch wie rum es geht.
 Rs  means resistance of sensor in 50ppm alcohol under different tem. 
and humidity.
 Rso means resistance of the sensor in 50ppm alcohol under 20°C/55%RH.

Weil du Rs gemessen hast und Rso errechnen möchtest,
musst du also dadurch dividieren.

von Benz (Gast)


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Alles klar, danke euch allen.

von Reginald L. (Firma: HEGRO GmbH) (reggie)


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Klingt ja interessant. Weiß einer warum das bei dem Sensor bzw. Vllt 
auch bei diesen sensorbauarten so ist?

von Benz (Gast)


Angehängte Dateien:

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Scheint zu passen.
Und ich sehe schonmal, wenn Nachbar den Rasen mäht :)

Legende:
Rot: unkompensierte Spannung am Messwiderstand
Blau: kompensierte Spannung am Messwiderstand
Grün: anderer Sensor (MQ9)

Nur das mit der berechneten minimalen Spannung bei sauberer Luft (0.25V) 
passt nicht, liegt aber wohl an der Kalibrierung oder der maximale 
Widerstand aus dem Datenblatt stimmt nicht.

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