Don’t mess me up

Messen ohne Durcheinander. Herausfiltern und gewährleisten sinnvoller und richtiger Messwerte.

Nachdem Transistoren geeignet dimensioniert werden können, um Aktoren zu steuern, bedarf es sinnvoller und richtiger Messungen und geeigneter Aufbereitung dieser Messungen.

Sensoren geben zum Beispiel

  • Spannungen heraus, die zu bestimmten Signalintensitäten proportional sind,
  • senden codierte Signal auf Anfrage, die einen Messwert kodieren,
  • erzeugen Ströme, die sich in proportionale Spannungen umwandeln lassen,
  • geben Pulsfolgen proportional zum gemessenen Signal von sich,
  • ….

Unter der enormen Zahl unterschiedlicher Signalqualitäten und der noch viel größeren Zahl von Sensoren lässt sich ein Einstieg besonders einfach mit der Temperaturmessung bewerkstelligen.

Fernziel ist ein vollkommen nutzloses Temperaturregelsystem mit Heizung und Kühlung. Die Heizung erfolgt durch einen grenzwertig überlasteten Kohlewiderstand, der sich in engem Kontakt zu einem Temperatursensor befindet. Ein Elektromotor mit Propeller sorgt bedarfsabhängig für die nötige Kühlung. Die Anzeige der Temperatur sowie die Eingabe der Zieltemperatur soll mittels seriellem Monitor erfolgen. Im ersten Schritt ist eine On/Off-Steuerung geplant.

Nahziel muss es demnach sein, eine schnelle und präszise Temperaturmessung mittels Mikrocontrollersystem vorzunehmen und die Temperatur dort geeignet anzuzeigen. Bei Über- oder Unterschreiten bestimmter Temperaturen können zusätzlich aufleuchtende LEDs für erste aktive Akzente sorgen.

Temperaturmessung erfolgt ein vielen Sensoren als Beigabe. Für den geschilderten Zweck bedarf es diskreter Sensoren. Das Adafruit-Tutorial „TMP36 Temperature Sensor“ gibt eine erhellende Einführung in die Nutzung des TMP36. (TMP36 Datenblatt). Das Datenblatt erwähnt neben dem TMP36 weitere Temperatursensoren und deren Kennlinien. Der TMP36 benötigt eine Eingangsspannung zwischen 3 und 5 Volt und gibt an seinem mittleren Pin eine zur Temperatur propartionale Spannung aus.

Neben dem TMP36 erfreut sich insbesondere der DS18B20 sehr großer Beliebtheit. Er wird als tauchfähiger Sensor angeboten. Seine Besonderheit ist jedoch der onewire-Bus und die damit mögliche Verkettung einer großen Zahl gleichartiger Sensoren bei minimalem Stromverbrauch. Ein Einführung für seine Anwendung bietet dieses Tutorial der Firma Draeger. Er ist auch in vielen der 37 in 1 Sensor Kits enthalten. In seinem Buch Make:Action beschreibt Simon Monk ein Temperaturregelsystem unter Einsatz dieses Sensors. Der Code des Aufbaus ist hier verfügbar und als PID-Version hier.

Bevor Systeme komplex werden, sind jedoch die Einzelemente zu etablieren und zu verifizieren. Die Wahl eines Sensor kann sich aus der Verfügbarkeit begründen. Es können aber auch technische Aspekte eine Rolle spielen. Kalibrierbarkeit, Empfindlichkeit der Datenübertragung gegen äußere Einflüsse, Auflösung, Kaskadierbarkeit und viele Aspekte mehr können eine Rolle spielen. In den Umlauftemperierer für mikrobiologische Experimente hat die Technik-Garage allein 4 Temperatursensoren (DS18B20) eingebaut. Die Verwendung analog ausgebenden Sensoren und deren Bitauflösung begrenzt die Hardware des Mikrocontrollers.

Bilder, Schemata, Code und Verifikation folgen alsbald.

Hilfreiche Links zur Verwendung mehrerer DS18B20

Arduino Datenlogger mit Stockwaage für Imker – Temperatursensor DS18B20

Arduino DS18B20 Temperatur Sensor mit Filter

1-Wire Temperatursensor DS18B20

 

Zur Proportionalregelung von Temperaturen mit dem Arduino:

https://electronoobs.com/eng_arduino_tut24.php

https://www.nutsvolts.com/magazine/article/arduino-pid-temperature-control

Improving the beginners PID- Introduction und die zugehörige Bibliothek ist HIER zu finden

https://playground.arduino.cc/Code/PIDLibrary/