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THERM-O(LI)-METER |
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Beschreibung: Mit dieser Seite soll gezeigt werden, wie man eine Elektronik für die Messdatenerfassung von Temperaturen mit einer Alarm- und Logbuchfunktion bauen bzw. zur Datenerfassung in eine Datei an einem Computer anschließen kann. Mich hat hier grundsätzlich mal interessiert, wie man eine einfache Datenerfassung über einen Computer realisieren kann. Ich habe mich dann mal etwas im Internet umgesehen und bin immer wieder auf Temperatursensoren vom Typ DS1820 bzw. Typ DS18S20 von der Fa. Dallas Semiconductors bzw. Fa. Maxim gestoßen. Damit wird dann ein sog. "1-Wire-Bus" aufgebaut. Anhand eines kleinen Schaltplans aus dem Internet habe ich mir dann dementsprechend eine Elektronik und passende Sensoren konfektioniert.
(Um die Grafiken klarer und detaillierter zu
sehen, solltet Ihr einen Klick mit der linken Maustaste Schaltplan aus dem Internet für den Anschluss von DS1820-Sensoren an die RS-232:
Mit o. g. Schaltung kann man Temperatursensoren vom Typ DS1820 recht einfach an die serielle Schnittstelle eines Computers anschließen. Die Pin-Nummern sind auf der 9poligen seriellen Buchse aufgedruckt. Da der Sensor eine Adresse und die dazugehörigen Daten direkt schickt, handelt es sich bei dieser kleinen Elektronik, meines Erachtens, nur um einen Pegelanpasser auf die serielle Schnittstelle. Wie dem auch sei, ich habe die Bauteile besorgt, auf einer Lochrasterplatine aufgebaut und in ein kleines Gehäuse, mit Heißkleber, eingeklebt. Ich habe gleich noch für die Sensoren Steckverbinder, eine Betriebs-LED und eine externe Stromversorgung zur Fremdspeisung der Sensoren eingebaut. Je nachdem wie viele man von diesen Sensoren anschließen möchte, schafft es die 5V Pegelspannung der RS232-Schnittstelle nicht mehr alle Sensoren korrekt mit Spannung zu versorgen. Des weiteren ist ohne eine externe Spannungsversorgung nur eine maximale Höchsttemperatur von ca. +70°C messbar, da bei höheren Temperaturen die Stromaufnahme des Sensors ansteigt und diese Ströme nicht mehr von der Computerschnittstelle geliefert werden können. Hier leistet mir ein altes Nokia-Handynetzteil (Serie 6000) gute Dienste, da es eine Spannung von 5,7V= liefert. Dadurch bleiben trotz der Betriebs-LED noch gute 5V= als Speisespannung für die Sensoren übrig. Es dürften laut der "1-Wire-Bus-Spezifikation" bis zu 100 Sensoren gleichzeitig, an dieser Elektronik, anschließbar sein. (Siehe http://de.wikipedia.org/wiki/1-Wire). Dieses habe ich jedoch nicht testen können. Wenn ein Sensor zu wenig Spannung bekommt erhält man als Messergebnis einen Temperaturwert von "85°C". Dies wird vom Hersteller als entsprechender "Fehlercode" angegeben. Der zulässige Messbereich für die DS1820-Sensoren liegt, laut Herstellerangabe, bei -55°C bis +125°C. Leider weiß ich nicht, ob alle diese Temperaturen korrekt von der Schaltung an den PC übertragen werden, da ich meist nur Messungen von ca. +2° bis ca. +50°C durchgeführt habe. Grundsätzlich dürfte aber der komplette Messbereich der Sensoren korrekt an die Elektronik übermittelt werden, da die Sensoren ja nicht im "Parasite-Mode" (über die Computerschnittstelle gespeist) betrieben werden, sondern über ein externes Netzteil eine stabile Spannungsversorgung sichergestellt wird. Mein modifizierter Schaltplan für eine externe Spannungsversorgung mit Betriebs-LED:
Und hier noch die Pinbelegung des
DS1820/DS18S20-Sensors im TO-92-Gehäuse
Die Hardware-Bastelei:
Prototyp-Nr. 1:
Prototyp Nr. 1:
Dallas Semiconductors bzw. Maxim 1-Wire-Sensor vom Typ DS1820 bzw. DS18S20 Anschließend habe ich mir ein paar Sensoren konfektioniert. Ich habe die Sensoren (sieht aus wie ein Transistor mit 3 Beinchen) mit der Leitung verlötet und anschließend mit Schrumpfschlauch geschützt. Den Rest des Sensors sieht man noch oben rechts aus dem Schrumpfschlauch herausschauen. Von diesen Sensoren habe ich momentan 6 Stück konfektioniert. Die Länge der Leitung variiert von 10cm bis 20m. Da konnte man die Sensoren natürlich nicht mehr im parasitären Modus (ohne Fremdspannung) ansteuern. Deshalb habe ich von vorne herein an den Messeinheiten eine Fremdspannungseinspeisung von 5,5-6V= vorgesehen.
Prototyp Nr. 2:
Prototyp Nr. 2:
Prototyp Nr. 3:
Prototyp Nr. 3:
Prototyp Nr. 3:
Ich habe noch einige Sätze der Bauteile,
Gehäuse und Sensoren übrig, da es
sich nicht lohnt von
Elektronik-Bauteilen nur Einzelstücke im Internet zu bestellen. Manchmal sind
die Transportkosten wesentlich höher als der eigentliche Warenwert des Bauteils.
Die Software-Bastelei:
Nachdem der Prototyp Nr. 1 fertig und betriebsbereit war, habe ich mir eine kleine Software zum Anzeigen der Temperaturen bzw. zum Aufzeichnen der Daten erstellt. An dieser Stelle beziehe ich mich auf ein Programm namens "DigiTemp" von Brian C. Lane (siehe http://www.digitemp.com/) auf dessen Basis ich eine Programm-Oberfläche für Windows-XP geschaffen habe. Diese Software funktioniert mit allen meinen selbst konfektionierten Adaptern. In diesem Programm kann man dann separate Namen für die einzelnen Sensoren vergeben, Alarmschwellen für die obere und die untere Temperatur, pro Sensor, festlegen und anschließend den Log-Vorgang starten. Nach Eingabe einer Log-Zeit wird beim Daten-Logging Zeile für Zeile der erfassten Messdaten im Logbuchfenster angezeigt und bei Über-/Unterschreitung eines Schwellenwertes ein Alarm ausgelöst. Man hört dann auch ein akustisches Signal. Des weiteren wird in der entsprechenden Log-Zeile die Über- oder Unterschreitung der Temperatur des jeweiligen Sensors angezeigt. Das Programm erzeugt, parallel zur Logbuch-Anzeige eine Excel-Datei mit den Messdaten, die dann bei Bedarf weiterbearbeitet werden kann. Inzwischen ist es ist auch mögliche eine Sensoren-Konfiguration abzuspeichern bzw. zu laden. Auch kann eine Email-Funktion aktiviert werden, die dann bei Alarmauslösung eine EMail an eine vordefinierte Email-Adresse schickt und die Werte bzw. Abweichung(en) auflistet. Über einen entsprechenden Internet-Dienst kann man sich bei Bedarf sicherlich auch Meldungen direkt auf das Handy schicken lassen, wenn in der Software ein Alarm ausgelöst wird. Das habe ich allerdings nicht ausprobiert.
Hier ein Bild meiner Software, genannt "Therm-O(li)-Meter"
Version 1.0:
Nach der Datenerfassung wird man gefragt, ob man die
auf der Festplatte abgelegte Log-Datei direkt öffnen
möchte. Bei Bestätigung der Frage wird z. B.: sofort Microsoft-Excel geöffnet
und die importierte Datei
angezeigt. Wie man sehen kann, wurde bei Sensor Nr. 1 und Sensor Nr. 2, beim Überschreiten des Schwellenwertes,
ein Alarm in der Erfassungszeile protokolliert, der dann entsprechend angezeigt wird.
Hier ein Bild des obigen Log-Vorganges als Excel-Datei:
Anschließend lässt sich in Excel über den entsprechenden Datenbereich eine Grafik erzeugen, die beispielsweise so aussehen kann: Grafikaufbereitung der obigen Excel-Daten:
Hier ein Bild meiner Software "Therm-O(li)-Meter"
in der Version 1.1:
Hier das grafische Ergebnis einer Testmessung von 4 Sensoren mit dem Therm-O(li)-Meter 1.1:
Hier ein Bild meiner Software "Therm-O(li)-Meter"
in der Version 1.3:
Hier ein Bild meiner Software "Therm-O(li)-Meter"
in der Version 1.4:
Hier ein Bild meiner Software "Therm-O(li)-Meter"
in der Version 1.5:
Download der Demoversion 1.3 von THERM-O(LI)-METER.EXE
In dieser
Demo-Version werden, ohne angeschlossene
Elektronik, 3 virtuelle Sensoren an
COM1 "erkannt"!
Falls Ihr den
automatischen Email-Versand bei Alarm-Meldungen deaktivieren wollt, Falls Ihr
Interesse an einer Vollversion meiner Software oder an meiner Messelektronik
habt, Ich hoffe dass reicht Euch als kleine Einführung in
die "Therm-O(li)-Meter"-Software Ansonsten würde ich mich freuen, wenn dieses kleine Projekt Euer Interesse findet und Ihr mit mir diesbezüglich Kontakt aufnehmt. Jede EMail wird selbstverständlich schnellstens beantwortet!
Ich denke diese Elektronik bzw.
Software dürfte sehr interessant sein, um Temperaturverläufe
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