Dokumentation
1. Aufgabenstellung
Die Aufgabe war es, eine Schaltung zu entwickeln mit der wir eine analoge Größe, über das USB-Board digitalisieren und auswerten können.
2. Überlegung und Begründung
Zu Beginn standen uns mehrere Temperaturfühler zur Auswahl. Darunter KTY-10, LM35 und der KTY-81. Auf der Suche nach weiteren Alternativen stießen wir auf einen Infrarot-Sensor. Für unser Projekt war der Infrarot-Sensor allerdings ungeeignet, da dieser nur die Temperatur einer Oberfläche misst, und nicht die Raumtemperatur. Aufgrund dieser Tatsache, und der, dass die Schaltung für den KTY-10 einfacher zu gestalten war, waren wir uns einig, die kostengünstigste Variante (KTY-10) zu verwenden.
3. Schaltbild
Hier zeigen wir euch einen Vorschlag, wie euer Schaltbild aussehen könnte.
Allerdings müssen die Widerstände R5 und R6, welche die Verstärkung darstellen, durch eigene Testergebnisse angepasst werden.
Erklärung zum Schaltbild:
Die Temperatur wird mit Hilfe eines KTY 10 in einen Widerstand umgeformt. Durch die Multiplikation mit einem Gleichstrom wird daraus eine Gleichspannung. >> URKTY10 = I * RKTY10 Falls die Temperatur sich ändert, erhält man dann eine sich ändernde Gleichspannung. Diese Ist = Gleichspannung wird mit der Soll = Gleichspannung (Trimmer) wird mit Hilfe einer Brückenschaltung bereitgestellt. Ein analoger Rechenverstärker (Operationsverstärker = OP) nimmt diese Spannung dann ab und entkoppelt sie mit jeweils 10 k. Diese 10 k sind dann jeweils die Eingangswiderstände zum OP.
Die gewünschte Ausgangs-Spannung soll bei - 10 Grad 0 Volt am Ausgang des OP bereitstellen und bei + 40 Grad 5 Volt Gleichspannung. Die Brücken-Spannungsänderung muss nun zur gewünschten Ausgangs-Spannungsänderung verstärkt werden. Dies ist in mehreren Schritten mit Hilfe eines Temperaturmessgerätes anzugleichen.
Alternativ: Widerstandsdaten der Kennlinie für -10 Grad und + 40 Grad ermitteln und die oben stehende Spannungsformel verwenden.
Formel für die Verstärkung:
Verstärkung = Rückkopplungswiderstand / Eingangswiderstand. In oben stehender Schaltung VU = R5 / R3
(wenn R3 = R4 und R5 = R6 jeweils gleichgroß sind).
(Tiefstellungen in der Formel sind hier nicht darstellbar).
4. Die Entwicklung des Layouts
Bei der Entwicklung des Layouts muss man grundlegende Dinge berücksichtigen wie z.B. das man wenig Platz verschwendet und die Leiterbahnen nicht zu dicht neben einander legt. Da es später bei dem übertragen des Layouts auf die Platine, und bei den Lötarbeiten zu Komplikation kommen kann.
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M. Gurak: Bei mir traten keine Probleme auf. Es mussten keine Widerstände oder andere Bauteile geändert werden. Somit war die Platine sofort einsatzbereit.
P. Kosar: Ich hatte leider das Problem, das mir erst nachdem die Platine schon geätzt war aufgefallen ist, dass sich in meinem Layout ein Fehler eingeschlichen hatte. Allerdings konnte ich diesen mit einem kleinen Dremel, einem Lötkolben und ein wenig Feingefühl Abhilfe verschaffen.