Mess Elektronik
Patricia Viebke, 30.04.2023
Für das Messsystem wird eine neue Elektronikplatine entwickelt, welche die bisherigen Kenntnisse umsetzt. Auf dieser Platine befinden sich die Signalkonditionierungen der verwendeten Sensorik innerhalb des Messsystems.
Die Platine muss mit den entsprechenden Elementen bestückt werden. Anschließend ist das Raspberry Pi mit den MCC Aufsätzen mit der Platine zu verbinden. Es sind feste Verkabelungen von den Signalausgängen auf der Platine zu den Kanälen der MCCs geplant.
Nach vollständiger Verkabelung der Sensorik mit der Elektronik ist eine Kalibrierung der einzelnen Sensoren möglich.
Patricia Viebke, 12.12.2022
Für das Messsystem wird eine Platine benötigt, welche die Signalkonditionierungen der einzelnen Sensoren enthält. Hierfür muss die Platine anhand der Eigenschaften der jeweiligen Sensoren ausgelegt werden.
| Messstelle | TvorBG | TanBG | TvorKP | TAuslauf | pvorKP | Flowmeter | Waage inkl. HX711 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Sensorart | NTC | IR | NTC | NTC | Druck | Durchfluss | Brücke |
| Signal [mV] | 0 bis 4096 | 0 bis 10000 | 0 bis 4096 | 0 bis 4096 | 0 bis 1000 | Rechteck | 224 Bit Werte |
| Versorgungsspg. | 4096 mV | 8 ... 36 VDC | 4096 mV | 4096 mV | 12 ... 36 VDC | 2,8 ... 24 VDC | 3 V |
| Sensor Pin | 3 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 4 |
| Signal Output (zu MCC) | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | - |
Zusätzlich benötigt:
- Spannungsversorgung 5 V
- Schraubklemmen für Sensor Anschluss
- Schraubklemmen für Signalweiterleitung der Sensoren an MCCs (alle außer Waage)
- Anschluss an Pi (40 Pin GPIO)
- Bohrungen für Abstandshalter
- evtl. Platz zum Anbringen der HX711-Platine
Armin Rohnen, 01.03.2022
Entwicklungs- und Endscheidungsbedarf für die Mess-Elektronik
Temperaturmessung
Für die Temperaturmessung sind NTCs und der IR-Sensor definiert.
Die Mess-Elektronik muss hier die Sensorspannungsbereiche an die Mess-Spannungsbereiche anpassen und eine Tiefpassfilterung bereit stellen.
Druckmessung
Aktuell werden Piezoresistive Drucksensoren mit Brückenschaltung verwendet. Die Signalaufbereitung dieser ist jedoch Störanfällig. Daher ist zu prüfen, ob andere Sensoren für diese Anwendung verwendet werden können.
Im Fall Brückenschaltung sind angepasste Instrumentenverstärker mit nachfolgenden Tiefpassfilter erforderlich.
Im Falle anderer Sensoren müssen die Sensorspannungsbereiche an die Mess-Spannungsbereiche angepasst und eine nachfolgende Tiefpassfilterung erstellt werden.
Durchflussmessung
Für die Durchflussmessung ist das verwendete Flowmeter an die Elektronik anzuschließen.
Patricia Viebke, 01.03.2022
Für die vollständige Inbetriebnahme des Messsytems muss eine Elektronikplatine erstellt werden. Im Laufe der Weiterentwicklung des Messsytems konnten einige Erkenntnisse gewonnen werden, um die Platine entsprechend aufbauen zu können.
Es ist geplant, dass die Elektronikplatine unter dem Raspberry Pi mit seinen HATS angeschlossen wird. Über die Platine soll das Messsystem mit Strom versorgt werden, weswegen sie einen Anschluss an das Stromnetz bieten muss. Das Messsystem wird mit einem Spannungsgerät über 5 V betrieben.
An der Platine werden die Sensoren angeschlossen in Form von Steckern. Die Sensoren sind nicht alle vom gleichen Typ. Die Drucksensoren sind Brückenschaltungen mit vier Ausgängen, während die NTCs drei Ausgänge vorweisen. Die Pin-Anzahl muss bei den Steckern berücksichtigt werden.
Über die Platine müssen die Signale der Sensoren aufbereitet werden, bevor sie an MATLAB® übertragen werden. Für die NTCs gilt die gleiche Aufbereitung des Signals, die bei der NTC-Platine integriert wurde. Hier ist die NTC-Platine selbst nachzuprüfen, ob sie einwandfrei funktioniert.
Die beiden Drucksensoren und die Wägezelle sind Sensoren mit einer Brückenschaltung. Bisher wurde die Wägezellen-Platine verwendet, welche jedoch fehlerhaft ist. Die Verstärkung muss hier neu ausgelegt werden, so dass ein höheres Signal als 2 V an MATLAB® übergeben werden kann.
Die aufbereiteten Signale werden als Spannungswerte an die MCCs weitergegeben. Jeder Sensor wird über DIFF gemessen, das heißt es wird pro Sensor ein Signalausgang und ein Masseausgang benötigt.
Durch das Erfassen des Aufheizverhaltens und von Kaffeebezügen ist aufgefallen, dass die Messwerte stark schwanken. Die Ursache des Schwankens bei der SHOT und CUSTOM Messung ist zu untersuchen und bei Erstellung der Elektronik zu beachten.