AD592 - Temperaturmessung - Unterricht - Lernmaterial - Mikrocontroller - Basic Stamp

1 - Der Temperatursensor AD592

In dieser Übung wird die Messsonde AD592, ein Temperaturfühler, etwas genauer untersucht.

Temperatursensor AD592

Material

1x BoE mit BASIC Stamp (Fa. Parallax Inc.)

1x Temperatursonde AD592 (Fa. Parallax Inc.)

1x 0,22µF Folienkondensator oder MKM

1x Widerstand 100 Ohm

1x Batterieblock 9V

Aufgabe

Bestimme die Temperatur der Raumluft und von aufgeheiztem Wasser (>50°C).

Schaltungsaufbau

Abbildung 1 - Schaltskizze mit Temperatursonde AD592

Temperatursensor AD592
Versuchsdurchführung	Baue die Schaltung nach Abb. 1 auf. Übertrage das Programm AD592_1.bs2 in den BASIC Stamp Editor und speichere es ab. Starte das Programm.

Das Programm AD592_1.bs2

Im Debug Terminal werden die Daten in drei Spalten ausgegeben.

In Spalte 1 - rct - wird die Entladezeit in Einheiten von zwei Mikrosekunden ausgegeben.
In Spalte 2 - tk - wird die Temperatur in Kelvin angezeigt.
In Spalte 3 - tc - wird die Temperatur in Grad Celsius ausgegeben.

Erwärmt man den Temperatursensor mit der Hand, nimmt sein Widerstandswert ab, die am Kondensator anliegende Spannung erhöht sich und die Zeit, die vergeht, bis der Kondensator sich auf 1,3V aufgeladen hat, verkürzt sich.

Der Wert von rct nimmt ab, je höher die über dem Kondensator liegende Spannung ist.

Die Werte tk und tc in den folgenden beiden Spalten erhöhen sich mit steigender Temperatur. Da der Sensor noch nicht kalibriert ist, sollten die angezeigten Werte erst einmal ohne Kommentar so hingenommen werden.

Der Messwandler AD592 arbeitet wie eine Stromquelle. Sein Verhalten wird durch folgende Gleichung beschrieben:

Bei 273K (entspricht 0°C) liefert der Messwandler 273µA, bei 373K oder 100°C entsprechend 373µA. Zwischen den Zeilen 10 und 18 des Hauptprogramms (DO ... LOOP Schleife) spielt sich die Temperaturmessung ab.

2 - Kalibrierung des AD592

Den Zusammenhang zwischen Temperatur und Zeitmessung über den Befehl RCTIME stellen die folgenden Gleichungen her

Dazu wird der Sensor in eine Eislösung von genau 0°C gesteckt. tk ist in diesem Fall 273K und die Konstante errechnet sich zu

Kalibrierung des AD592 - Teil 1

Versuchsdurchführung

Stelle eine Eiswasserlösung aus destilliertem Wasser und Eis her.
Starte das Programm AD592_1.bs.
Stecke den Temperatursensor ca. 5cm in die Kältelösung und warte so lange, bis sich die Messwerte im Debug Terminal stabilisieren.
Notiere den Wert von rtc.
Multipliziere diesen Wert mit 273 (siehe Formel 7). Das Produkt ist der Kalibrierungswert für deinen Versuchsaufbau aus Kondensator, BASIC Stamp und Temperatursensor.

Meine Messwerte

Kalibrierung des AD592 - Teil 2
Versuchsdurchführung	Runde die ermittelte Konstante auf die Zehnerstelle und streiche die letzte Null in der Zahl. Es sollte sich jetzt eine fünfstellige Dezimalzahl ergeben. Diese Zahl entspricht der Konstanten kal im BASIC Programm AD592_1.bs2. Ersetze diese Zahl im Programm AD592_1.bs2 in Zeile 4. Starte das Programm neu. Es sollten jetzt im Debug Terminal 273 und 0 angezeigt werden.

Nachdem der Temperatursensor geeicht wurde, muss jetzt noch etwas zur Mathematik mit der BASIC Stamp gesagt werden. Die größte Zahl, die von der Stamp verarbeitet werden kann, ist 65536. Alle Zahlen größer als diese führen zu Fehlern in der Berechnung.

Was passiert nun in der Programmzeile 13 des Programms AD592_1.bs2? Es fallen sofort die zwei unterschiedlichen Divisionszeichen auf (/ und //). Mit / wird eine einfache Division ohne Rest ausgeführt, während mit // der Rest bei einer Division ausgegeben wird.

Beispiel

Die Variable crt enthalte den Wert 434. Dann wird aus

Kal / rct * 10

13110 / 434 * 10 = 300

Das doppelte Divisionszeichen gibt den Rest bei einer Division aus; damit ergibt sich aus

Kal // rct * 10 / rct

13110 // 434 * 10/ rct = 2

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