Referat Hardware - wahl des drucksensors

Drucksensor

Umrechnung von verschiedenen Druckparametern:

Alle Werte gelten für Luftdruck auf Meeresniveau

Wahl des Drucksensors

Unser Drucksensor soll einen Wasserstand bis 5m messen können. Das bedeutet, daß der Drucksensor zumindest einen Druck bis 500mBar messen können muß.

Unser Drucksensor muß außerdem ein Differenzdrucksensor sein, der nur den Druck der Wassersäule mißt, damit eventuelle Luftdruckschwankungen nicht in die Messung mit eingehen. Bei einem Absolutdrucksensor würde eine Luftdruckschwankung von 25mBar bereits einen Fehler von 5% oder 25 cm erzeugen.

Wir verwendeten den Differenzdrucksensor SPX50 der Firma Sensym (siehe Datenblatt).

Funktionsweise des Drucksensors

Der Drucksensor funktioniert als Wheatstone-Brücke. Wenn an den Sensor Druck angelegt wird, dann ändern sich die Widerstände um einen bestimmten Betrag. Die ausgegebene Spannung, ist direkt proportional zum angelegten Druck.

Die Spannung ändert sich um etwa 1mV/kPa.

Dimensionierung der Stromquelle (LM334)

Der Eingangswiderstand des Drucksensors (Meßbrücke) ändert sich mit der Temperatur. Deshalb wird die Brücke mit einer Stromquelle versorgt, die den Temperaturkoeffizient der Brücke kompensiert.

Temperaturkoeffizient der Brücke:

Temperaturkoeffizient der Stromquelle:

Der Widerstand R₅ dient zur Verringerung des Temperaturkoeffizienten der Stromquelle. R₆ dient zur Einstellung des Brückenstromes.

Für V_S = 5V und V_B = 3V ergeben sich für R₆ = 16.9W und R₅ = 866W

Dimensionierung des Differenzverstärkers

Der Differenzverstärker soll die maximale Eingangsspannung, die vom Drucksensor kommt, soweit verstärken, daß bei Maximaldruck fast 5V am ADC anliegen.

U₊=U_R4+U_Ref

Eingesetzte Werte:

R₁=100kW

R₂=10kW

R₃=10kW

R₄=100kW

U_ref = 0V T R_GAIN ist ein 2k Potentiometer  T 

FluSSdiagramm

Programm

;§§§§§§§§§§§ I C Slave Transmitter §§§§§§§§§

mit ADC §§§§§§§§§ stadc.asm

GESAMT                DATA 30h

LOWTIME              DATA 31h

WERT     DATA 32h

BITNR     data 2eh

DAT        bit 01h

SDA        bit p1.7

SCL         bit p1.6

; ** ** ** ** *********** ISR ** ** ** ** ** ** *

ORG        800Bh ;Interrupt Timer 0

JMP MESSUNG ;Interrupt alle 256us für Messung

; ** ** ** ** ****** Hauptprogramm ** ** ** ** **********

ORG        8100h

INIT:                       ANL TMOD,#0h ;Timer 0 auf Mode 0

ANL TCON,#10101111b

SETB EA ;Interrupts enablen

SETB ET0 ;Enable Timer 0 Interrupt

SETB TR0 ;Starte Timer 0

S1:                          JNB SCL, S1 ;Startbedingungserkennung

JNB SDA, S1

S2:                          JB SDA, S2

JNB SCL, S1

S3:                          JB SCL, S3 ;Warten, bis SCL LOW

CLR TR0 ;Timer1 disablen

CALL START ;Beginne Übertragung

SETB TR0 ;Timer0 enablen

JMP S1

; ** ** ** ** ***** Unterprogramme ** ** ** ** *********

; ; ; ; ;; UNTERPROGRAMM Rechnung ; ; ; ; ;;;;;

RECHNUNG:          MOV B,GESAMT ;Algorithmus zur Berechnung des ADC Wertes

MOV A,LOWTIME

DIV AB

MOV A,B

MOV WERT,A

RET

; ; ; ; ;; UNTERPROGRAMM Messung ; ; ; ; ;;;;;;

MESSUNG:             INC GESAMT

JB P1.5,WEITER

INC LOWTIME

WEITER:                MOV R0,GESAMT

CJNE R0,#0FFh,WEITER1

CALL RECHNUNG ;Berechnung des Meßwertes

MOV GESAMT,#00h

MOV LOWTIME,#00h

WEITER1:              RETI

; ; ; ;;;;; UNTERPROGRAMM I2C Übertragung ; ; ; ; ;;

START:                   MOV BITNR, #8h ;Hilfszähler

;----- ----- ------- ADRESSE einlesen ----- ----- -----------

NBIT:                      SETB SCL

CHK:                       JNB SCL, CHK ;(SCL Vorbereitung abfragen)

MOV C, SDA

CLR SCL ;SCL LOW (Taktsynchronisation)

NOP

NOP

RLC A ;store Bit

DJNZ BITNR, NBIT ;Hilfszähler wird dec und Überprüfung ob 8. Bit erreicht

MOV R0, A ;Adressbyte speichern

MOV BITNR, #8h ;Hilfszähler reset

CJNE R0,#10010111b,ENDE

ACK:                       CLR SDA ;ACK: SDA Low; Takt durch Master

MOV A, Wert ;Senderegister init.

SETB SCL ;SCL wird freigegeben

WAITH:                  JNB SCL, WAITH

WAITL:                  JB SCL, WAITL

SETB SDA ;Wenn SCL wieder LOW: SDA wird freigegeben

;----- ----- --------- Byte Senden ----- ----- ----- ----- ----

NBITS:                    SETB SCL ;SCL wird freigegeben

CHKS:                     JB SCL, CHKS ;(SCL Vorbereitung abfragen)

CLR SCL ;SCL LOW (Taktsynchronisation)

NEXT:                    RLC A ;get Bit

MOV SDA, C ;send Bit

DJNZ BITNR, NBITS ;Hilfszähler wird dec und Überprüfung ob 8. Bit erreicht

MOV BITNR, #8h ;Hilfszähler reset

SETB SCL

F:                            JB SCL, F

SETB SDA

ENDE:                    RET

end