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Ausleseelektronik

Die Ausleseelektronik muss folgende Anforderungen erfüllen, um eine sichere Datensammlung zu ermöglichen:

  • Auswertung von bis zu sechs Sensorsignalen (Rechteck-Signale) mit einer Frequenz zwischen 40 kHz und 70 kHz,
  • Auslesen von bis zu drei digitalen Thermometern DS18B20 der Firma Maxim,
  • nahe Montage der Ausleseelektronik an den Fluxgate-Sensoren,
  • geringer Stromverbrauch zur Vermeidung einer Erwärmung des Magnetometers,
  • Anbindung des Magnetometers an den PC über eine max. 20 m lange störsichere Leitung,
  • Neustart nach dem Einschalten der Spannung ohne Laden oder Booten von einem anderen Rechner
  • und lokale Stabilisierung der Spannungsversorgung für die Elektronik und die Sensoren, da das Netzteil in der Nähe des PC platziert ist.

Die Ausleseelektronik muss die Daten in folgendem Format liefern können:

[INT++];[TEMP_1];[1_SENS];[2_SENS];[TEMP_2];[3_SENS];[4_SENS];[TEMP_3];[5_SENS];[6_SENS]

Hier ein exemplarischer Auszug eines Ausleselogs:


19197090;7;22966;7135;7;30419;34015;7;45933;26100
19197093;7;22965;7136;7;30419;34012;7;45928;26100
19197096;7;22966;7107;7;30421;34012;7;45933;26101
19197099;7;22959;7144;7;30419;34010;7;45922;26100


Um diese Anforderungen zu realisieren, bietet sich der weitverbreitete µ-Controller ATMEGA32 der Firma Atmel an. Dieser Controller besitzt eine 8-Bit-CPU, 1 kB RAM, 32 kB Flash und 256 Byte EEPROM. Der Controller hat sehr viele Peripheriefunktionen, von denen beim Magnetometer ein Timer, ein 16-Bit-Zähler und der UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) verwendet werden. Die notwendige Firmware für diesen Controller ist in der Programmiersprache C geschrieben. Damit das Ganze im Amateurbereich realisiert werden kann, ist das Schaltbild und das Layout mit EAGLE (Einfach Anzuwendender Grafischer Layout Editor) der Version 5 erstellt. Die Firmware ist mit der IDE „Atmel Studio 6“ erstellt, einer kostenlosen Entwicklungsumgebung der Firma Atmel, die auf der Entwicklungsumgebung Visual Studio von Microsoft basiert.

Schaltbild und Layout

Die Größe Platine beträgt 52 mm * 80 mm. Der Anschluss von je zwei Sensoren und einem Temperatursensor erfolgt mittels 9-poligen SUB-D-Steckverbinder. Die Eingangsspannung beträgt ca. 12 V unstabilisiert. Der Anschluss der Versorgungspannung und des PCs erfolgt über eine gemeinsame 15-polige SUB-D-Steckverbindung.

schaltbild_thk_6p2sens.pdf
layoutthk_6p2sens.pdf
partlist_naa.pdf
steckerbelegung.pdf


Firmware

Atmel Studio 6-Projekt (als ZIP-Datei): firmware-version-2017-1.zip