#LyX 1.6.7 created this file. For more info see http://www.lyx.org/
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\begin_layout Section
Thermocouple
\end_layout

\begin_layout Standard
Ein K-Type Thermocouple hat eine Spannung von ungefähr 
\begin_inset Formula $40\unitfrac{\text{µV}}{\text{°C}}$
\end_inset

, die allerdings nicht genau linear ist.
 Polynomannäherungen und lookup-Tabellen findet man auf 
\begin_inset Flex URL
status collapsed

\begin_layout Plain Layout

http://srdata.nist.gov/its90/download/type_k.tab
\end_layout

\end_inset

.
\end_layout

\begin_layout Standard
Da Thermocouples nur Temperaturdifferenzen messen braucht man eine cold
 junction compensation, welche man allerdings in Software realisieren kann
 wenn man genau genuge Temperaturmessungen der cold junction hat (zum Beispiel
 durch einen Siliziumtemperatursensor oder ein Pt100).
\end_layout

\begin_layout Section
Schaltung
\end_layout

\begin_layout Itemize
Wir brauchen eine Verstärkerschaltung mit Gain von etwa 50 und möglichst
 geringem Offset.
\end_layout

\begin_layout Itemize
Da warscheinlich etwa 400°C Maximaltemperatur gefragt ist und die Schrittgröße
 schon im sub-Grad-Bereich liegen sollte (idealerweise unter 
\begin_inset Formula $0.1\text{°C}$
\end_inset

) wird eine A/D-Wandlerauflösung von mindestens 10bit benötigt.
 Für die Schrittgröße kleiner 
\begin_inset Formula $0.1\text{°C}$
\end_inset

 braucht man schon eine Auflösung von 12bit.
\end_layout

\begin_layout Itemize
Ein Chopper wäre ratsam, da auch sehr gute und teure Instrumentenverstärker
 Offsetspannungen im Bereich von 
\begin_inset Formula $50\text{µV}$
\end_inset

 haben, was schon mehr als 
\begin_inset Formula $1\text{°C}$
\end_inset

 Fehler entspricht.
 
\end_layout

\begin_deeper
\begin_layout Standard
Alternative wäre ein Schalter der den Verstärker nullen kann und Kompensation
 in der Software.
 Das könnte sogar deutlich einfacher und/oder genauer sein als ein Chopper.
 Zum Nullen kann man z.B.
 einen FET nehmen.
\end_layout

\end_deeper
\begin_layout Itemize
Pt1000 am Thermoblock muss auch auf etwa 0,1°C genau sein, im Bereich von
 etwa 15°C bis 35°C.
 
\end_layout

\begin_deeper
\begin_layout Itemize
Eine Widerstandsmessbrücke an einem AVR-A/D-Wandler reicht vielleicht.
 
\end_layout

\begin_layout Itemize
ein op-amp wäre vielleicht doch nicht schlecht
\end_layout

\begin_layout Itemize
alternativ direkte analoge cold-junction-compensation indem ein pt100 über
 recht genaue widerstände an die thermocouples gekoppelt wird.
 (Fig 9 im INA114-Datenblatt o.
 Ä.)
\end_layout

\end_deeper
\begin_layout Section
Teile
\end_layout

\begin_layout Subsection
Instrumentenverstärker
\end_layout

\begin_layout Subsubsection
OP-Amps
\end_layout

\begin_layout Itemize

\series bold
OP37
\series default
: kostet etwas 1,37€.
 
\end_layout

\begin_deeper
\begin_layout Standard
Pros:
\end_layout

\begin_layout Itemize

\emph on
sehr
\emph default
 geringe Offsetspannung (
\begin_inset Formula $30\text{µV}$
\end_inset

)
\end_layout

\begin_layout Itemize
preiswert
\end_layout

\begin_layout Standard
Cons:
\end_layout

\begin_layout Itemize
kein Instr-Amp: Gain ist nicht so genau (mehr Proportionalfehler, weniger
 Offsetfehler)
\end_layout

\begin_layout Itemize
einige externe Bauteile nötig (0,1%-Präzisionswiderstände für 0,41€/stück?)
\end_layout

\begin_layout Itemize
braucht unbedingt symmetrische Versorgung
\end_layout

\end_deeper
\begin_layout Subsubsection
Instr-Amps von Reichelt
\end_layout

\begin_layout Itemize

\series bold
INA 114 AP
\series default
: kostet 8,40€
\end_layout

\begin_deeper
\begin_layout Itemize
DIL-Gehäuse
\end_layout

\begin_layout Itemize
ziemlich guter und teurer amp
\end_layout

\begin_layout Itemize
Offsetspannung: 
\begin_inset Formula $50\text{µV}$
\end_inset

 max (wow!)
\end_layout

\begin_layout Itemize
braucht leider genauen Gain-Widerstand
\end_layout

\begin_layout Itemize

\emph on
nicht
\emph default
 rail-to-rail, kann aber warsch bei 5V Versorgung mit Eingängen genau in
 der Mitte (2,5V) gerade so betrieben werden.
\end_layout

\end_deeper
\begin_layout Itemize

\series bold
INA 155 U
\series default
: 2,80€
\end_layout

\begin_deeper
\begin_layout Itemize
SO-8
\end_layout

\begin_layout Itemize
typical 200µV Offsetspannung, maximum leider 1,5mV 
\begin_inset Formula $\Rightarrow$
\end_inset

Offsetkompensation wichtig
\end_layout

\begin_layout Itemize
rail-to-rail (vorsicht: den Takeover im Bereich Vs-1,8V bis Vs-0,8V vermeiden
 weil dort die Offsetspannung explodiert).
\end_layout

\begin_layout Itemize
fixed Gain 10x oder 50x (50x passt ganz gut für uns, mit 1V Referenz)
\end_layout

\begin_layout Itemize
CMRR mittelmäßig aber genug: um die 90dB (bei geringen Frequenzen)
\end_layout

\begin_layout Standard
\begin_inset Formula $\Rightarrow$
\end_inset

schön billig aber warscheinlich gut genug
\end_layout

\end_deeper
\begin_layout Subsection
Multiplexer
\end_layout

\begin_layout Standard
Keinplan.
 74HC 4051 zwischen Amps und Wandler.
\end_layout

\begin_layout Subsection
Wandler
\end_layout

\begin_layout Itemize

\series bold
MCP3421
\series default
: 2,15€
\end_layout

\begin_deeper
\begin_layout Itemize
Tolles teil: Sigma-Delta-Wandler bis 18bit, kann 60 sps bei 14bit
\end_layout

\begin_layout Itemize
genaue interne Referenz (0,05%!)
\end_layout

\begin_layout Itemize
Programmierbares Gain (wir wollen 2x mit nem 50x instr-amp)
\end_layout

\begin_layout Itemize
differenzieller Eingang und Wandlung (=> wir werfen ein bit weg da der negative
 Bereich nicht genutzt wird)
\end_layout

\begin_layout Itemize
durch sigma-delta-Prinzip schon viel Tiefpass.
 (Aliasing der Störungen ist uns warsch egal, aber vllt will man doch noch
 etwas filtern.)
\end_layout

\end_deeper
\begin_layout Section
Module
\end_layout

\begin_layout Subsection
Analog/Elektronik
\end_layout

\begin_layout Itemize
Versorgung (Digital, Analog): 7805, Filter
\end_layout

\begin_layout Itemize
Virtuelle Masse (bei etwa 2V odersowas, für Amp und Wandler)
\end_layout

\begin_deeper
\begin_layout Standard
LM358 mit widerstandsteiler => genau genug für fast alles
\end_layout

\end_deeper
\begin_layout Itemize
Sensorfilter (TODO)
\end_layout

\begin_layout Itemize
Amp
\end_layout

\begin_layout Itemize
Offsetkompensation
\end_layout

\begin_layout Itemize
Muxer: 74HC 4051
\end_layout

\begin_layout Itemize
Wandler
\end_layout

\begin_layout Itemize
Cold Junction Messung
\end_layout

\begin_layout Itemize
USB-Schnittstelle
\end_layout

\begin_layout Itemize
Kommunikation zwischen AVRs
\end_layout

\begin_layout Itemize
Display mit Anbindung
\end_layout

\begin_layout Subsection
Software
\end_layout

\begin_layout Itemize
I2C-Treiber
\end_layout

\begin_layout Itemize
Auslesecode für Wandler
\end_layout

\begin_layout Itemize
Wandlercode für Cold Junction Messung
\end_layout

\begin_layout Itemize
Kennlinienkompensation Thermocouple
\end_layout

\begin_layout Itemize
Kennlinienkompensation Cold Junction Sensor
\end_layout

\begin_layout Itemize
Messwerteaufbereitung (Mittelung, ...)
\end_layout

\begin_layout Itemize
Displaytreiber
\end_layout

\begin_layout Itemize
Anzeigecode
\end_layout

\begin_layout Itemize
evtl inter-avr-kommunikation
\end_layout

\begin_layout Itemize
USB-Protokoll
\end_layout

\begin_layout Subsection
Mechanik
\end_layout

\begin_layout Itemize
Gehäuse
\end_layout

\begin_deeper
\begin_layout Itemize
Display
\end_layout

\begin_layout Itemize
Buchsen
\end_layout

\end_deeper
\begin_layout Itemize
Thermoblock
\end_layout

\begin_layout Itemize
Netzteil
\end_layout

\begin_layout Section
Nächste Schritte
\end_layout

\begin_layout Subsection
Noch zu suchen:
\end_layout

\begin_layout Itemize
Bauart für den Buchsenblock mit Temperatursensor
\end_layout

\begin_layout Subsection
Offene Fragen
\end_layout

\begin_layout Itemize
1 oder 2 AVRs:
\end_layout

\begin_deeper
\begin_layout Itemize
darf der PT1000 an einem AVR sein der USB macht? Oder kommt er an einen
 separaten Wandler?
\end_layout

\begin_layout Itemize
hat ein AVR der USB macht genug zeit um den Wandler schnell genug auszulesen?
 (warsch schon)
\end_layout

\begin_layout Itemize
wie groß ist die komplexität des Kommunikationscodes
\end_layout

\end_deeper
\begin_layout Itemize
Reichen 8k Flash? Wohl nicht.
\end_layout

\begin_deeper
\begin_layout Itemize
USB braucht bis zu 4k
\end_layout

\begin_layout Itemize
Display braucht potentiell viel, kann auch so 2k sein.
 Vor allem das bequeme sprintf liegt bei 1,2k
\end_layout

\begin_layout Itemize
eine LUT für K-Types wäre bei mind.
 1k.
 Kann man aber auch mit polynomen odersowas berechnen.
\end_layout

\begin_layout Itemize
andere Codeteile, bequemlichkeit beim Entwickeln, ...
\end_layout

\end_deeper
\begin_layout Subsection
TODO 
\end_layout

\begin_layout Subsubsection
Elektrotechnik
\end_layout

\begin_layout Itemize
Muxer etwas recherchieren
\end_layout

\begin_layout Itemize
Offsetkompensation designen
\end_layout

\begin_layout Itemize
Pt100/Pt1000-Messung entwerfen
\end_layout

\begin_layout Itemize
Filter entwerfen
\end_layout

\begin_layout Itemize
Bauteilliste erstellen
\end_layout

\begin_layout Subsubsection
Mechanik
\end_layout

\begin_layout Itemize
Gehäuse, Displayeinbindung
\end_layout

\begin_deeper
\begin_layout Itemize
Warscheinlich Holz, entweder oben Plexi (yay, elektronik zu sehen) oder
 auch Holz, dann mit schablone entsprechend ausgefräst g.g.f.
 innen mit Alufolie auskleiden(?), 
\end_layout

\end_deeper
\begin_layout Itemize
Thermoblock
\end_layout

\begin_layout Itemize
Buchsen
\end_layout

\begin_deeper
\begin_layout Itemize
USB
\end_layout

\begin_layout Itemize
Strom
\end_layout

\begin_layout Itemize
Sensoren
\end_layout

\begin_deeper
\begin_layout Itemize
Schwer zu kriegen, Händler wollen 10eu Versand.
 Schiebeklemmen (die Dinger die immer mit Kabelschuhen drüber kommen)?
\end_layout

\end_deeper
\end_deeper
\begin_layout Subsubsection
Informatik
\end_layout

\begin_layout Itemize
gewünschte Features.
 Vorschläge
\end_layout

\begin_deeper
\begin_layout Itemize
Differenzmessung
\end_layout

\begin_layout Itemize
Slew rate
\end_layout

\begin_layout Itemize
einstellbare Samplerate/Genauigkeit
\end_layout

\begin_layout Itemize
unterschiedliche Rauschfilter
\end_layout

\end_deeper
\begin_layout Itemize
Protokoll auf USB
\end_layout

\end_body
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