Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Mikrocontroller für Teststation/Messungen


von Christopher D. (beagle1)


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Hallo zusammen,
ich bräuchte eure Hilfe/Meinung/Rat.

Die Aufgabenstellung ist wie folgt:
Es soll eine Testumgebung gebaut werden, die ermittelt wie gut ein 
Kühlkörper die Temperatur von einem erhitzten Kupferblock abführen kann. 
Hier soll der delta(t) Wert des Kühlkörpers bestimmt werden.

!!! Die eigendliche frage bezüglich MC unter Punkt 1.5!!!


1 Hierzu werden benötigt (Komponenten):

1.1 Hitzequelle: FET oder Keramikheizelement. Hier bin ich noch auf der 
Suche. Eine regelbare Abwärme bis max 150-200 Watt.

1.2 Temperatursensor(en):
Also Bauform wäre hier ein Mantelfühler nicht schlecht. Am besten mit 
einem geringen Durchmesser damit man ihn in den Kupferblock einführen 
kann. Habe da einen bei Omega gefunden Pt100, Mantelfühler, 1/10 DIN, 
D=3 mm, L=50 mm. Die Ansprechzeit beträgt 3 Sekunden. Was mir etwas lang 
ist. Eine kürzere Reaktionszeit wäre schöner. Da suche ich noch nach 
Alternativen. Falls hier jemand noch Ideen hat bin für jeden Vorschlag 
dankbar.!

Flache Dünnschicht PTs sind etwas schwer zwischen Kühlkörper, 
Kupferblock und Heizelement zu montieren.

1.3 Anschluss für Lüfter über Spannung gesteuert - optional PWM. Die 
Stecker bekommt man gut von einem Defekten Mainboard.

1.4 Drucksensor: Damit man den gleichen Anpressdruck erreicht bzw. bei 
Montage überprüft werden kann.

1.5 Und nun die Komponente weswegen ich eigentlich hier bin. Die Frage 
wie bekomme ich die Messwerte für eine Auswertung auf den PC und was 
noch wünschenswert wäre, automatisiert?! Messlaborkarten für USB wie von 
Meilhaus oder cesys oder doch ein SystemBoard/ Entwicklungsboard?

1.5.1 Anforderungen an die „Messhardware“:
  1.5.1.1 Mindestens 2 Temperatursensoren erfassen
  1.5.1.2 Lüfter Spannung bzw. PWM Signal erfassen
  1.5.1.3 V+A sprich Watt Abgabe an das Heizelement erfassen
  1.5.1.4 Drucksensor erfassen
  1.5.1.5 Die Gemessenen Daten verfügbar machen (Speicherkarte oder PC)
  1.5.1.6 Kleines Tastenfeld + Display zum einstellen/ Starten/ Stoppen 
etc.
  1.5.1.7 eine Messung der Temperatur /sec

1.5.2 Optionale Anforderungen an die „Messhardware“
  -Lüfter über Spannung bzw. PWM Steuern (Bsp.: 5V/7V/12/ bzw. 50% / 75% 
/ 100%)
  -Steuerung (evtl. von weiterer Hardware) die die Abgabe an das 
Heizelement regelt.
  -GUI (Starten, Stoppen, Ablesen, Änderung der „Messszenarien“) am PC

Ich habe mir, wie erwähnt, externe Messkarten von Mailhaus angesehen, 
welche mit ProfiLab Expert angesprochen werden können (Karte + Software 
~180€). Mit ProfiLab scheint man recht einfach ein GUI hinzubekommen 
Drag and Drop. Da viele Karten unterstützt werden kommt es hier und da 
aber wohl zu Problemen. CEBO LC von CESYS schaut auch gut aus. Software 
und schnistelle zu LABFiew. Jedoch mit einem Preis von 350€ etwas happig 
da die anderen Komponenten ja auch was kosten.


Sowas müsste doch mit einem Mikrocontroller zu realisieren sein. Was für 
einen Mikrocontroller könntet ihr mir da empfehlen?! Eignet sich da ein 
myAVR MK3 (~150€)?

Ich bin zwar kein Anwendungsentwickler jedoch habe ich schon kleinere 
Sachen in C++ und Java geschrieben. Da sollte es ja möglich sein sich 
auch mit C ohne ++ anzufreunden. Beispielprogramme gibt es ja genug.

Grüße und einen angenehmen Sonntag
Christopher

von Juergen G. (jup)


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Ein PCB mit einem uC und dann die Sowtware dafuer schreiben ist sicher 
teurer als die Messkarten.

Wenn Du C++/Java Erfahrung hast, und vielleicht ein bisschen Linux, dann 
nimm ein Raspberry Pie und waehle die entsprechenden Sensoren oder 
Driver so aus dass sie ein gaengiges Protokoll zBsp: SPI oder I2C 
unterstuetzen.

Dann kann man das alles mit einer Hochsprache in einer relativ 
freundlichen Umgebung entwickeln.

Meine Empfehlung geht sicher eher in die Richtung eines eigenen PCB mit 
uC und die entsprechende Firmware dazu, aber sich dafuer in die Materie 
einzuarbeiten duerfte wohl Deinen Rahmen sprengen.

Ju

von Michael (Gast)


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Christopher D. schrieb:
> Die Ansprechzeit beträgt 3 Sekunden. Was mir etwas lang
> ist. Eine kürzere Reaktionszeit wäre schöner.

Willst du dynamische Vorgänge messen oder wieso stört die Zeitkonstante?

von Christopher D. (beagle1)


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Danke euch beiden schon mal für die schnelle Antwort!

Michael schrieb:
> Willst du dynamische Vorgänge messen oder wieso stört die Zeitkonstante?

Kein muss, jedoch wäre es schön wenn man die "Reaktionszeit" des Kühlers 
testen kann. Sprich wie gut der Kühler einen Anstieg von 50Watt auf 
100Watt in 10sec verkraftet. 10 Messpunkte ergeben da schon eine 
Schönere Kurve als 3. Ansonsten müsste ich auf diese Sache verzichten 
(ist kein muss - wäre aber schön) dann würde ich nur schauen wie gut der 
Kühler z.B. bei 50Watt/ 70Watt und 100Watt Kühlt und ob er über einen 
Zeitraum von 10Minuten bei seiner Kühlleistung einknickt.


Juergen G. schrieb:
> Ein PCB mit einem uC und dann die Sowtware dafuer schreiben ist sicher
> teurer als die Messkarten.
>
> Wenn Du C++/Java Erfahrung hast, und vielleicht ein bisschen Linux, dann
> nimm ein Raspberry Pie und waehle die entsprechenden Sensoren oder
> Driver so aus dass sie ein gaengiges Protokoll zBsp: SPI oder I2C
> unterstuetzen.
>
> Dann kann man das alles mit einer Hochsprache in einer relativ
> freundlichen Umgebung entwickeln.
>
> Meine Empfehlung geht sicher eher in die Richtung eines eigenen PCB mit
> uC und die entsprechende Firmware dazu, aber sich dafuer in die Materie
> einzuarbeiten duerfte wohl Deinen Rahmen sprengen.
>
> Ju

In Bezug auf deinen ersten Absatz: Meinst du teurer da das Board noch 
geätzt/ Produziert werden muss um den Ansprüchen gerecht zu werden? Ich 
hatte gehofft das es da ein Board gibt welches sich halt für solche 
vorhaben eignet.

Bez. Abs. 2: Rasberry Pi hatte ich mir schon mal angeschaut. Linux 
erfahrungen nunja nicht wirklich.  Aber Preislich <50€ hört sich schon 
mal ganz interessant an!

Bez. Abs. 4: Ich habe mal für einen Kleinen Verstärker mal ein Board 
geätzt und hier und da Lockrasterkarten bestückt. Jedoch nie etwas 
eigenes Entwickelt! Dass würde wirklich den Rahmen sprängen. Deshalb 
wäre natürlich ein Fertiges Board welches nur noch mit Code gefüttert 
werden muss schöner.



Es wäre halt irgendwie nötig die Messdaten verfügbar zu machen. Als 
Tabelle mit Messwerten o.ä.. Das müsse ja möglich sein mit dem Respberry 
Pi.

von Der Rächer der Transistormorde (Gast)


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Christopher D. schrieb:
> Die Ansprechzeit beträgt 3 Sekunden. Was mir etwas lang
> ist. Eine kürzere Reaktionszeit wäre schöner. Da suche ich noch nach
> Alternativen.

Thermoelemente.

Wenn du für deine Arbeit bezahlt wirst ist eine Kleinsteuerung (Logo, 
Easy etc) mit Messwandlern vielleicht effektiver. Kommt aber sehr auf 
Umgebung und Vorkenntnisse an.

von Der Rächer der Transistormorde (Gast)


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Christopher D. schrieb:
> Es wäre halt irgendwie nötig die Messdaten verfügbar zu machen. Als
> Tabelle mit Messwerten o.ä.. Das müsse ja möglich sein

mit ner Logo (wenn man nicht mit C rumfummeln will), die hat ne interne 
SD-Card auf die man das ganze schreiben kann. Aber wie gesagt, andere 
Liga bei den kosten.


> In Bezug auf deinen ersten Absatz: Meinst du teurer da das Board noch
> geätzt/ Produziert werden muss um den Ansprüchen gerecht zu werden? Ich
> hatte gehofft das es da ein Board gibt welches sich halt für solche
> vorhaben eignet.

Wenn du dein Projekt auf Chiplevel anfangen willst hast du noch einen 
weiten weg vor dir. Deine Temperatursensoren sind z.B. nicht linear. Da 
kannt du dich dann mit Linearisierung und Kalibrierung herumschlagen. 
Zeit kaut Geld, der Ausgang eines Messwandlers ist ein Normsignal und 
garantierter Genauigkeit linear.

von Der Rächer der Transistormorde (Gast)


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Der Rächer der Transistormorde schrieb:
> Zeit kaut Geld,

soll heißen Geld kauft Zeit ;-)

von Juergen G. (jup)


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Christopher D. schrieb:
> In Bezug auf deinen ersten Absatz: Meinst du teurer da das Board noch
> geätzt/ Produziert werden muss um den Ansprüchen gerecht zu werden? Ich
> hatte gehofft das es da ein Board gibt welches sich halt für solche
> vorhaben eignet.
>

Das und auch das was Der Rächer .. schreibt in Bezug auf Linearisierung, 
Calibrierung etc.
Und viel lesen der Datenblaetter.


> Bez. Abs. 2: Rasberry Pi hatte ich mir schon mal angeschaut. Linux
> erfahrungen nunja nicht wirklich.  Aber Preislich <50€ hört sich schon
> mal ganz interessant an!
>
> Bez. Abs. 4: Ich habe mal für einen Kleinen Verstärker mal ein Board
> geätzt und hier und da Lockrasterkarten bestückt. Jedoch nie etwas
> eigenes Entwickelt! Dass würde wirklich den Rahmen sprängen. Deshalb
> wäre natürlich ein Fertiges Board welches nur noch mit Code gefüttert
> werden muss schöner.
>
> Es wäre halt irgendwie nötig die Messdaten verfügbar zu machen. Als
> Tabelle mit Messwerten o.ä.. Das müsse ja möglich sein mit dem Respberry
> Pi.

Um es vorweg zu nehmen, ich bin nicht unbedingt ein grosser Fan vom 
Respberry Pi, aber es hat durchaus seine Berechtigung am Markt und im 
gegebenen Fall ist es glaube ich die beste Wahl.
Ein Arduino mit seiner Umgebung waere noch anzufuehren, wird aber im 
Preis nicht mit dem RasPi mitkoennen.
Das Linux auf dem RasPi erspart einem einen grossen Teil der 
Hardwarefummelei und Datenblaetter lesen und man kann sich mehr um die 
Auswahl der Sensoren kuemmern.
Die Daten dann so aufbereiten das sie das Tool der Wahl auf einem PC per 
Ethernet empfaengt.

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