Arduino-Datenlogger

Aus fablab Cottbus
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Ziel

Ein ein­fa­cher Da­ten­log­ger, z.B. aus Steck­brett­kom­po­nen­ten, der Mess­da­ten auf eine SD-Kar­te auf­zeich­net. Op­ti­miert für ge­rin­gen Strom­ver­brauch und Bat­te­rie­be­trieb. Er soll leich­tes er­wei­tern, um­bau­en und an­pas­sen er­mög­li­chen. Der Fokus liegt also auf dem Ex­pe­ri­men­tie­ren und Nach­voll­zie­hen und we­ni­ger auf super ro­bus­tem Dau­er­ein­satz.

Lernziele

Elektrotechnik:

  • Messfühler in Schaltung integrieren
  • Messsignal in nutzbares Signal umwandeln (eventuell Spannungsbreite anpassen?)
  • SD-Karte ansprechen zum Daten speichern und ablesen
  • Realtime Clock
  • Optokoppler als Überspannungsschutz

Datenverarbeitung

  • Umrechnung Messsignal in Messwert
    • z.B. Spannung in Temperaturwert
    • eventuell Berechnung nichtlinearer Zusammenhänge
  • Berechnung von Grenzwerten für Alarm, z.B.:
    • Temperatur/Batteriespannung
    • Änderungsrate Messwert
    • Zeit unter Grenzwert

technische Umsetzung

Wie Randolf hier zusammengestellt hat:

  • Logger muss sich mit Ar­dui­no-Soft­ware pro­gram­mie­ren las­sen
    • Steck­platz für US­B2­se­ri­al Ad­ap­ter
  • low power Va­ri­an­te des AT­me­ga­328 o.ä.
    • lässt sich mit AT­ti­ny der Strom­ver­brauch sen­ken ohne all­zu­viel P
  • 3,3V 8MHz da ge­rin­ger Strom­ver­brauch wich­ti­ger als Re­chen­leis­tung, ver­ein­facht auch den SD-Kar­ten­an­schluss
  • ef­fi­zi­en­ter Step­Down Wand­ler für 3,3V
  • Real­ti­me Clock (RTC) ist not­wen­dig um die Mess­da­ten sinn­voll ver­wer­ten zu kön­nen
    • FIXME DS1307 geht nur mit 5V. Der DS 1337 und MCP 7940 geht ab 1,8V und hat eben­falls An­schluss für Puf­fer­bat­te­rie. Oder man nimmt gro­ßen Kon­den­sa­tor als En­er­gie­puf­fer an VCC. Bei Maxim gibt es RTCs mit „in­te­gra­ted trick­le-char­ging cir­cui­try“ um den Kon­den­sa­tor auf­zu­la­den. Liste pas­sen­der ICs: http://www.maximintegrated.com/​en/​app-notes/​index.​mvp/​id/​3517 Pas­sen­der Kon­den­sa­tor: SPK 220.000µF-V :: Spei­cher­kon­den­sa­tor, Ras­ter 5mm, 220.000µF
    • http://www.exp-tech.de/​Shields/​Real-Time-Clock-module-with-DS1307.
    • oder DS 1307Z :: Real Time Clock I²C 56B NV SRAM, SO-8 und Bat­te­rie­hal­ter für Knopf­zel­le damit die Uhr wei­ter­läuft und nicht je­des­mal neu ge­stellt wer­den muss.
  • FIXME Mit wel­chen Senoren soll ge­re­det wer­den? Wel­che Span­nun­gen für Si­gnal­pe­gel usw. sind dabei not­wen­dig?
    • In der Sta­ti­on wol­len wir Im­pul­se von einem S-Bus zäh­len. Da hängt in der Regel ein Op­to­kopp­ler zwi­schen den bei­den S-Bus dräh­ten und dem einen Ein­gang des Mi­cro­con­trol­lers. Brau­chen wir nur einen Op­to­kopp­ler, der mit 3,3V schon funtioniert.
    • MCP 9808-EMS :: Tem­pe­ra­tur­sen­sor, MSOP-8 3,3-5V taug­lich, -20 bis +100°C, pro­gram­mier­ba­rer Tem­pe­ra­tu­r­alarm.
    • BTU???
  • Ana­log-zu-Di­gi­tal Ein­gang ver­wen­den um die Bat­te­rie­span­nung zu über­wa­chen. Mes­sung ist sel­ten und kann lang­sam sein. Die Auf­lö­sung ist si­cher wich­ti­ger. Die Span­nungs­über­wa­chung kann mit auf­ge­zeich­net wer­den und hilft, das Ver­hal­ten der Bat­te­rie und der Schal­tung im län­ge­ren Ein­satz bes­ser zu ver­ste­hen. Es gibt recht ein­fa­che Stra­te­gi­en vom Lehr­stuhl VSBS, um die Auf­zeich­nungs­ra­te dy­na­misch an­zu­pas­son, so dass ein Le­bens­zeit­ziel er­reicht wird.

weitere Informationen

Datenlogger mit Arduino Yún → Hier gibt's vielleicht nützliche Informationen und Codebeispiele

Kursplanung

  • Umsetzbarkeit testen
  • Terminfindung
  • Werbung machen
  • Materialien festlegen
  • Materialien bestellen
  • Arduino-Chips vorbereiten?
  • Schaltpläne vorbereiten
  • nötige Daten auf Webseite bereitstellen (Schaltpläne, Plugins, Sourcecode etc.)
  • PowerPoint/Wandtafel/Ausdrucke vorbereiten?

Teilnehmer

Interessiert

  • Nanu
  • Randolf

Verbindliche Zusage zum XX.XX.2014

mögliche Folgekurse

Messgeräte mit serieller Schnittstelle

  • Ansprechen und Aufzeichnen von Geräten mit serieller Schnittstelle
  • Reihenschaltung von seriellen Geräten - mehrere Geräte an einer Leitung aufzeichnen

Gehäuse für Datenlogger Drucken