Wasser Durchflusssensor YF-S401 - Versionsgeschichte

Sven Posner am 4. Januar 2021 um 10:40 Uhr

2021-01-04T10:40:51Z

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	==Messkette==		==Messkette==
	[[Datei:Messkette YF-S401.png\|\|800px\|Abbildung 5: Messkette des Durchflusssensors <ref> Eigene Zeichnung</ref> ]]		[[Datei:Messkette YF-S401.png\|thumb\|800px\|Abbildung 5: Messkette des Durchflusssensors <ref> Eigene Zeichnung</ref> ]]
	===Signalvorverarbeitung===		===Signalvorverarbeitung===
	Wie in der Messkette zu sehen, wird die eigentliche Messgröße, der Volumenstrom <math> \dot V </math>, über das Flügelrad in eine Rotation mit der Frequenz <math> f </math> übersetzt. Der Hallsensor erfasst dann die Magnetfeldänderung, die durch die Magneten an der Welle des Flügelrads hervorgerufen werden. Dieses Signal wird durch einen Verstärker, der mit dem Hallsensor in einem IC sitzt, verstärkt. Der Schmitt Trigger wandelt dieses analoge Signal in ein digitales Signal mit der gleichen Frequenz um. Es wird also kein analoges Signal übertragen, sondern ein Digitales bei dem dann die Frequenz ausgewertet wird. Das hat den Vorteil, dass kein A/D-Wandler benötigt wird und das Signal relativ unabhängig von der Leitungslänge ist.		Wie in der Messkette zu sehen, wird die eigentliche Messgröße, der Volumenstrom <math> \dot V </math>, über das Flügelrad in eine Rotation mit der Frequenz <math> f </math> übersetzt. Der Hallsensor erfasst dann die Magnetfeldänderung, die durch die Magneten an der Welle des Flügelrads hervorgerufen werden. Dieses Signal wird durch einen Verstärker, der mit dem Hallsensor in einem IC sitzt, verstärkt. Der Schmitt Trigger wandelt dieses analoge Signal in ein digitales Signal mit der gleichen Frequenz um. Es wird also kein analoges Signal übertragen, sondern ein Digitales bei dem dann die Frequenz ausgewertet wird. Das hat den Vorteil, dass kein A/D-Wandler benötigt wird und das Signal relativ unabhängig von der Leitungslänge ist.

Sven Posner: /* Hallsensor IC */

2021-01-04T10:39:02Z

Hallsensor IC

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	<gallery class="center" caption="Schaltcharakteristik und Abbildung Radialmagnet" widths="400" heights="400">		<gallery class="center" caption="Schaltcharakteristik und Abbildung Radialmagnet" widths="400" heights="400">
	Datei:Schaltcharakteristik TLE4905.jpg\|Abbildung 3: Schaltcharakteristik des Hallsensor-ICs TLE4950 <ref> [https://www.infineon.com/cms/de/product/sensor/magnetic-sensors/magnetic-position-sensors/hall-switches/tle4905l/ :''Uni- and Bipolar Hall IC Switches for Magnetic Field Applications.'' Infineon Technologies AG, 2007]</ref>		Datei:Schaltcharakteristik TLE4905.jpg\|Abbildung 3: Schaltcharakteristik des Hallsensor-ICs TLE4950 <ref> [https://www.infineon.com/cms/de/product/sensor/magnetic-sensors/magnetic-position-sensors/hall-switches/tle4905l/ :''Uni- and Bipolar Hall IC Switches for Magnetic Field Applications.'' Infineon Technologies AG, 2007]</ref>
	Datei:RadialMagnet.jpg\|Abbildung 4: ~~radial~~ orientierter Magnet <ref> [https://de.magnet-sdm.com/2017/09/04/radial-orientierter-Ringmagnet/.'' SDM Magnetics Co., Ltd., 2020]</ref>		Datei:RadialMagnet.jpg\|Abbildung 4: Radial orientierter Magnet <ref> [https://de.magnet-sdm.com/2017/09/04/radial-orientierter-Ringmagnet/.'' SDM Magnetics Co., Ltd., 2020]</ref>

	</gallery>		</gallery>

Sven Posner am 4. Januar 2021 um 10:38 Uhr

2021-01-04T10:38:39Z

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	[[Kategorie:ST_WS2020]]		[[Kategorie:ST_WS2020]]
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	[[Datei:YF S401.jpg\|600px\|thumb\|\|right\|~~Abblidung~~ 1: Wasser Durchflusssensor YF-S401]]		[[Datei:YF S401.jpg\|600px\|thumb\|\|right\|Abbildung 1: Wasser Durchflusssensor YF-S401]]

	'''Autor:''' [[Benutzer:Sven Posner\|Sven Posner]] <br/>		'''Autor:''' [[Benutzer:Sven Posner\|Sven Posner]] <br/>
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	Das Messprinzip des Flügelradsensors beruht auf der volumetrischen Messung des Durchflusses. Dabei wird der Volumenstrom mit den Messkammern des Flügelrads ermittelt. Das heißt, das Füllen der einzelnen Kammern des Flügelrads entspricht einem gewissen Volumen, das über die Drehbewegung in ein Verhältnis zur Zeit gesetzt wird. Die Rotation des Flügelrad wiederum wird über einen Hallsensor ermittelt, der somit als Primarsensor dient. Dazu sind an der Welle des Flügelrads in gleichmäßigen abständen Permanentmagneten platziert, deren Magnetfeld dann von dem Hallsensor erfasst wird. Der Hallsensor gibt die so entstehenden Impulse an den Arduino weiter. Dieser wertet die Impulse dann aus.		Das Messprinzip des Flügelradsensors beruht auf der volumetrischen Messung des Durchflusses. Dabei wird der Volumenstrom mit den Messkammern des Flügelrads ermittelt. Das heißt, das Füllen der einzelnen Kammern des Flügelrads entspricht einem gewissen Volumen, das über die Drehbewegung in ein Verhältnis zur Zeit gesetzt wird. Die Rotation des Flügelrad wiederum wird über einen Hallsensor ermittelt, der somit als Primarsensor dient. Dazu sind an der Welle des Flügelrads in gleichmäßigen abständen Permanentmagneten platziert, deren Magnetfeld dann von dem Hallsensor erfasst wird. Der Hallsensor gibt die so entstehenden Impulse an den Arduino weiter. Dieser wertet die Impulse dann aus.
	===Der Primärsensor===		===Der Primärsensor===
	[[Datei:Halleffekt.JPG\|600px\|thumb\|\|right\|~~Abblidung~~ 2: Schematische Darstellung des Halleffekts <ref> Eigene Zeichnung</ref> ]]		[[Datei:Halleffekt.JPG\|600px\|thumb\|\|right\|Abbildung 2: Schematische Darstellung des Halleffekts <ref> Eigene Zeichnung</ref> ]]

	Wie oben erwähnt, dient als Primärsensor dieses Sensorsystems ein Hall Sensor. Hallsensoren bestehen meistens aus dünnen Halbleiterplättchen. Fließt infolge einer Angelegten Spannung ein Strom <math> I </math> durch den Sensor und wird zusätzlich durch das Magnetfeld <math> B </math> gebracht, so wirkt eine Lorenzkraft auf die Ladungsträger. Diese Lässt sich vereinfacht mit folgenderweise darstellen:		Wie oben erwähnt, dient als Primärsensor dieses Sensorsystems ein Hall Sensor. Hallsensoren bestehen meistens aus dünnen Halbleiterplättchen. Fließt infolge einer Angelegten Spannung ein Strom <math> I </math> durch den Sensor und wird zusätzlich durch das Magnetfeld <math> B </math> gebracht, so wirkt eine Lorenzkraft auf die Ladungsträger. Diese Lässt sich vereinfacht mit folgenderweise darstellen:
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	<gallery class="center" caption="Schaltcharakteristik und Abbildung Radialmagnet" widths="400" heights="400">		<gallery class="center" caption="Schaltcharakteristik und Abbildung Radialmagnet" widths="400" heights="400">
	Datei:Schaltcharakteristik TLE4905.jpg\|~~Abblidung~~ 3: Schaltcharakteristik des Hallsensor-ICs TLE4950 <ref> [https://www.infineon.com/cms/de/product/sensor/magnetic-sensors/magnetic-position-sensors/hall-switches/tle4905l/ :''Uni- and Bipolar Hall IC Switches for Magnetic Field Applications.'' Infineon Technologies AG, 2007]</ref>		Datei:Schaltcharakteristik TLE4905.jpg\|Abbildung 3: Schaltcharakteristik des Hallsensor-ICs TLE4950 <ref> [https://www.infineon.com/cms/de/product/sensor/magnetic-sensors/magnetic-position-sensors/hall-switches/tle4905l/ :''Uni- and Bipolar Hall IC Switches for Magnetic Field Applications.'' Infineon Technologies AG, 2007]</ref>
	Datei:RadialMagnet.jpg\|~~Abblidung~~ 4: radial orientierter Magnet <ref> [https://de.magnet-sdm.com/2017/09/04/radial-orientierter-Ringmagnet/.'' SDM Magnetics Co., Ltd., 2020]</ref>		Datei:RadialMagnet.jpg\|Abbildung 4: radial orientierter Magnet <ref> [https://de.magnet-sdm.com/2017/09/04/radial-orientierter-Ringmagnet/.'' SDM Magnetics Co., Ltd., 2020]</ref>

	</gallery>		</gallery>
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	==Messkette==		==Messkette==
	[[Datei:Messkette YF-S401.png\|\|800px\| Messkette des Durchflusssensors <ref> Eigene Zeichnung</ref> ]]		[[Datei:Messkette YF-S401.png\|\|800px\|Abbildung 5: Messkette des Durchflusssensors <ref> Eigene Zeichnung</ref> ]]
	===Signalvorverarbeitung===		===Signalvorverarbeitung===
	Wie in der Messkette zu sehen, wird die eigentliche Messgröße, der Volumenstrom <math> \dot V </math>, über das Flügelrad in eine Rotation mit der Frequenz <math> f </math> übersetzt. Der Hallsensor erfasst dann die Magnetfeldänderung, die durch die Magneten an der Welle des Flügelrads hervorgerufen werden. Dieses Signal wird durch einen Verstärker, der mit dem Hallsensor in einem IC sitzt, verstärkt. Der Schmitt Trigger wandelt dieses analoge Signal in ein digitales Signal mit der gleichen Frequenz um. Es wird also kein analoges Signal übertragen, sondern ein Digitales bei dem dann die Frequenz ausgewertet wird. Das hat den Vorteil, dass kein A/D-Wandler benötigt wird und das Signal relativ unabhängig von der Leitungslänge ist.		Wie in der Messkette zu sehen, wird die eigentliche Messgröße, der Volumenstrom <math> \dot V </math>, über das Flügelrad in eine Rotation mit der Frequenz <math> f </math> übersetzt. Der Hallsensor erfasst dann die Magnetfeldänderung, die durch die Magneten an der Welle des Flügelrads hervorgerufen werden. Dieses Signal wird durch einen Verstärker, der mit dem Hallsensor in einem IC sitzt, verstärkt. Der Schmitt Trigger wandelt dieses analoge Signal in ein digitales Signal mit der gleichen Frequenz um. Es wird also kein analoges Signal übertragen, sondern ein Digitales bei dem dann die Frequenz ausgewertet wird. Das hat den Vorteil, dass kein A/D-Wandler benötigt wird und das Signal relativ unabhängig von der Leitungslänge ist.
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	===Schaltung des Bauteils===		===Schaltung des Bauteils===
	<gallery class="center" caption="TCRT5000 Modul" widths="400" heights="400">		<gallery class="center" caption="TCRT5000 Modul" widths="400" heights="400">
	Datei:Blockschaltbild TLE4905.jpg\|'''Blockschaltbild des Hallsensors TLE 4905 <ref>[https://www.infineon.com/cms/de/product/sensor/magnetic-sensors/magnetic-position-sensors/hall-switches/tle4905l/ :''Uni- and Bipolar Hall IC Switches for Magnetic Field Applications.'' Infineon Technologies AG, 2007]</ref>'''		Datei:Blockschaltbild TLE4905.jpg\|'''Abbildung 6: Blockschaltbild des Hallsensors TLE 4905 <ref>[https://www.infineon.com/cms/de/product/sensor/magnetic-sensors/magnetic-position-sensors/hall-switches/tle4905l/ :''Uni- and Bipolar Hall IC Switches for Magnetic Field Applications.'' Infineon Technologies AG, 2007]</ref>'''
	</gallery>		</gallery>

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	<gallery class="center" caption="YF-S401" widths="400" heights="400">		<gallery class="center" caption="YF-S401" widths="400" heights="400">
	Datei:Schaltplan Wasser Durchflussensor.jpg\|'''Schaltplan des Wasser Durchflusssensors YF-S401 <ref> Eigene Zeichnung</ref> '''		Datei:Schaltplan Wasser Durchflussensor.jpg\|'''Abbildung 7: Schaltplan des Wasser Durchflusssensors YF-S401 <ref> Eigene Zeichnung</ref> '''

	Datei:Anschlussbild Wasser Durchflussensor.jpg\|'''Anschlussbild des Wasser Durchflusssensors YF-S401 <ref> Eigene Zeichnung</ref> '''		Datei:Anschlussbild Wasser Durchflussensor.jpg\|'''Abbildung 8: Anschlussbild des Wasser Durchflusssensors YF-S401 <ref> Eigene Zeichnung</ref> '''
	</gallery>		</gallery>

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	Wenn der Timerinterrupt auslöst, wird als erstes der 1 s durch den Wert des Timers geteilt, da es im Programmablauf zu minimalen Differenzen kommt, die so ausgeglichen werden. Danach erfolgt die Berechnung des Durchflusses mit Hilfe der Formel <math> \dot V = \frac {n_{pulse}}{\delta t \cdot f_{sensor}}</math>.		Wenn der Timerinterrupt auslöst, wird als erstes der 1 s durch den Wert des Timers geteilt, da es im Programmablauf zu minimalen Differenzen kommt, die so ausgeglichen werden. Danach erfolgt die Berechnung des Durchflusses mit Hilfe der Formel <math> \dot V = \frac {n_{pulse}}{\delta t \cdot f_{sensor}}</math>.

	[[Datei:PAP AuswertungSensor.jpg\|none\|700px\|frame\|Progammablaufplan des Auswerteprogramms <ref> Eigene Zeichnung</ref> ]]		[[Datei:PAP AuswertungSensor.jpg\|none\|700px\|frame\|Abbildung 9: Progammablaufplan des Auswerteprogramms <ref> Eigene Zeichnung</ref> ]]

	== Messabweichungen des Sensors ==		== Messabweichungen des Sensors ==
	=== Systematische Messabweichungen ===		=== Systematische Messabweichungen ===
	[[Datei:Tabelle Messwerte.jpg\|400px\|thumb\|right\|Messwete des Sensors mit den Vergleichswerten und Umrechnung in Volumenstrom <ref> Eigenes Dokument</ref> ]]		[[Datei:Tabelle Messwerte.jpg\|400px\|thumb\|right\|Abbildung 10: Messwete des Sensors mit den Vergleichswerten und Umrechnung in Volumenstrom <ref> Eigenes Dokument</ref> ]]
	Laut Datenblatt ist der Fehler des Sensors bei 10%.Um die Messwertabweichung zu bestimmen, wird ein indirektes Verfahren angewandt: Mit Hilfe einer Pumpe wird eine nahezu konstante Durchflussgeschwindigkeit erzeugt. Diese Pumpe wird über einen Schlauch mit dem Durchflusssensor verbunden. von diesem aus führt ein zweiter Schlauch in einem Messbecher, um so das Volumen zu bestimmen. Das insgesamt durchgeflossene Volumen wird berechnet in dem immer die Durchflussrate der letzten Sekunde aufaddiert wird. Die Vergleichsmessung erfolgt über einen Messbecher, der immer bis zu einem bestimmten Volumen gefüllt wird. Hier wird der Messbecher immer mit 500 ml gefüllt, da das der größtmögliche Bereich war.		Laut Datenblatt ist der Fehler des Sensors bei 10%.Um die Messwertabweichung zu bestimmen, wird ein indirektes Verfahren angewandt: Mit Hilfe einer Pumpe wird eine nahezu konstante Durchflussgeschwindigkeit erzeugt. Diese Pumpe wird über einen Schlauch mit dem Durchflusssensor verbunden. von diesem aus führt ein zweiter Schlauch in einem Messbecher, um so das Volumen zu bestimmen. Das insgesamt durchgeflossene Volumen wird berechnet in dem immer die Durchflussrate der letzten Sekunde aufaddiert wird. Die Vergleichsmessung erfolgt über einen Messbecher, der immer bis zu einem bestimmten Volumen gefüllt wird. Hier wird der Messbecher immer mit 500 ml gefüllt, da das der größtmögliche Bereich war.

Zeile 205:		Zeile 205:

	=== Messunsicherheit ===		=== Messunsicherheit ===
	[[Datei:BerechneteDurchflussrate imVerleich.jpg\|600px\|thumb\|right\|Plot der Messwerte im Vergleich mit dem wahren Wert <ref> Eigenes Dokument</ref>]]		[[Datei:BerechneteDurchflussrate imVerleich.jpg\|600px\|thumb\|right\|Abbildung 11: Plot der Messwerte im Vergleich mit dem wahren Wert <ref> Eigenes Dokument</ref>]]
	Setzt man die zufällige Messabweichung und die systematische Messabweichung zusammen, erhält man die Messunsicherheit:		Setzt man die zufällige Messabweichung und die systematische Messabweichung zusammen, erhält man die Messunsicherheit:

Sven Posner: /* Zusammenfassung */

2020-12-22T11:04:01Z

Zusammenfassung

← Nächstältere Version		Version vom 22. Dezember 2020, 11:04 Uhr
Zeile 273:		Zeile 273:

	== Zusammenfassung ==		== Zusammenfassung ==
	In diesem Artikel wurde ein Wasser Durchflusssensor betrachtet. Damit findet wie in der Einleitung angesprochen eine praktische Vertiefung der Lehrinhalte der Vorlesung Sensortechnik statt. Dieser Sensor, beziehungsweise das Sensormodul besteht aus einem Flügelrad, das in den Volumenstrom des Wassers getaucht wird. Die Drehbewegung wird dann mi Hilfe eines Ringmagneten und Hallsensors in ein Elektrisches Signal umgewandelt. Diese wird dann mit einem Schmitt-Trigger in ein diskretes Signal umgewandelt. Dies Frequenz dieses Signal. Kann dann in einen Durchfluss mit dem Mikrokontroller umgerechnet werden. Das wird mit der Ardunio IDE realisiert. Zusätzlich wurde mit der Software Fritzing ein Schaltplan erstellt, und diese Schaltung mit Hilfe eines Breadboard übersichtlich aufgebaut. So konnten die zuvor theoretisch durchdachten Messergebnisse durch den praktischen Aufbau bestätigt werden. Da eine Referenzmessung in nicht mit der ~~Benötigten~~ Genauigkeit durchführbar war lies sich die angegebene Messabweichung nicht mit hinreichender Sicherheit überprüfen. Es ist also durchaus möglich, dass dieser Sensor die angegebene Genauigkeit erreicht und ~~Somit~~ eine zuverlässige und kostengünstige Möglichkeit darstellt, einen Durchfluss zu messen.		In diesem Artikel wurde ein Wasser Durchflusssensor betrachtet. Damit findet wie in der Einleitung angesprochen eine praktische Vertiefung der Lehrinhalte der Vorlesung Sensortechnik statt. Dieser Sensor, beziehungsweise das Sensormodul besteht aus einem Flügelrad, das in den Volumenstrom des Wassers getaucht wird. Die Drehbewegung wird dann mit Hilfe eines Ringmagneten und Hallsensors in ein Elektrisches Signal umgewandelt. Diese wird dann mit einem Schmitt-Trigger in ein diskretes Signal umgewandelt. Dies Frequenz dieses Signal. Kann dann in einen Durchfluss mit dem Mikrokontroller umgerechnet werden. Das wird mit der Ardunio IDE realisiert. Zusätzlich wurde mit der Software Fritzing ein Schaltplan erstellt, und diese Schaltung mit Hilfe eines Breadboard übersichtlich aufgebaut. So konnten die zuvor theoretisch durchdachten Messergebnisse durch den praktischen Aufbau bestätigt werden. Da eine Referenzmessung nicht mit der benötigten Genauigkeit durchführbar war, lies sich die angegebene Messabweichung nicht mit hinreichender Sicherheit überprüfen. Es ist also durchaus möglich, dass dieser Sensor die angegebene Genauigkeit erreicht und somit eine zuverlässige und kostengünstige Möglichkeit darstellt, einen Durchfluss zu messen.

	== YouTube Video ==		== YouTube Video ==

Sven Posner: /* Schwierigkeitsgrad */

2020-12-22T11:02:33Z

Schwierigkeitsgrad

← Nächstältere Version		Version vom 22. Dezember 2020, 11:02 Uhr
Zeile 277:		Zeile 277:
	== YouTube Video ==		== YouTube Video ==
	[https://youtu.be/85uiQwmCfcg Wasser Durchflusssensor YF-S401]		[https://youtu.be/85uiQwmCfcg Wasser Durchflusssensor YF-S401]

	~~== Schwierigkeitsgrad ==~~


	== Quellenverzeichnis ==		== Quellenverzeichnis ==

Sven Posner: /* Alternative */

2020-12-22T11:02:01Z

Alternative

← Nächstältere Version		Version vom 22. Dezember 2020, 11:02 Uhr
Zeile 242:		Zeile 242:
	=== Alternative ===		=== Alternative ===
	Als Alternativen bieten sich verschiedene Messysteme an. Es gibt Systeme die mit Ultraschall arbeiten, magnetisch-induktive, thermische,		Als Alternativen bieten sich verschiedene Messysteme an. Es gibt Systeme die mit Ultraschall arbeiten, magnetisch-induktive, thermische,
	solche die den Coriolis-Effekt nutzen und schließlich viele Konstruktionen, bei denen Turbinen- oder Flügelräder, durch die Strömung angetrieben, laufen. Zu den Letztgenannten zählt auch der Wasser Durchflusssensor YF-S401. In ~~Dieser~~ Tabelle ~~Sind~~ die verschiedenen Messprinzipien, sowie ihre Vor und Nachteile aufgeführt.		solche die den Coriolis-Effekt nutzen und schließlich viele Konstruktionen, bei denen Turbinen- oder Flügelräder, durch die Strömung angetrieben, laufen. Zu den Letztgenannten zählt auch der Wasser Durchflusssensor YF-S401. In dieser Tabelle sind die verschiedenen Messprinzipien, sowie ihre Vor und Nachteile aufgeführt.

	{\| class="mw-datatable"		{\| class="mw-datatable"

Sven Posner: /* Zufällige Messabweichungen */

2020-12-22T11:00:28Z

Zufällige Messabweichungen

← Nächstältere Version		Version vom 22. Dezember 2020, 11:00 Uhr
Zeile 192:		Zeile 192:

	=== Zufällige Messabweichungen ===		=== Zufällige Messabweichungen ===
	In einem zweiten Schritt werden, die Volumenmesswerte in ~~Einen~~ Volumenstrom umgerechnet, um so so die zufälligen Messabweichungen zu bestimmen. Da es sich hier um eine sehr kleine Anzahl von Messwerten handelt, kann nur ein Schätzwert des Mittelwerts gebildet werden. Dieser Bestimmt sich folgendermaßen:		In einem zweiten Schritt werden, die Volumenmesswerte in einen Volumenstrom umgerechnet, um so so die zufälligen Messabweichungen zu bestimmen. Da es sich hier um eine sehr kleine Anzahl von Messwerten handelt, kann nur ein Schätzwert des Mittelwerts gebildet werden. Dieser Bestimmt sich folgendermaßen:

	<math> \bar \bar x = \frac{1}{n} \cdot \sum\limits_{k=1}^n x_k</math>		<math> \bar \bar x = \frac{1}{n} \cdot \sum\limits_{k=1}^n x_k</math>
Zeile 200:		Zeile 200:
	<math> \bar \sigma = \pm \sqrt{\frac{\sum\limits_{k=1}^n (x_k-\bar\bar x)^2}{n \cdot (n-1)}}</math>		<math> \bar \sigma = \pm \sqrt{\frac{\sum\limits_{k=1}^n (x_k-\bar\bar x)^2}{n \cdot (n-1)}}</math>

	Sie beträgt für diese Messwerte <math> \bar \sigma = 0,0120 \frac{l}{min} </math>. Da es sich hierbei nur ~~ein~~ Schätzwert handelt, muss noch ein Korrekturfakor eingebracht werden.Der sogenante t-Faktor ist in der Norm DIN 1319 festegelet. Für die Anzahl von 25 Messwerten und einer Statistischen Sicherheit von 95% liegt er bei <math> t = 2,060</math>. So ergiebt sich eine Vertrauensgrenze von:		Sie beträgt für diese Messwerte <math> \bar \sigma = 0,0120 \frac{l}{min} </math>. Da es sich hierbei nur um einen Schätzwert handelt, muss noch ein Korrekturfakor eingebracht werden. Der sogenante t-Faktor ist in der Norm DIN 1319 festegelet. Für die Anzahl von 25 Messwerten und einer Statistischen Sicherheit von 95% liegt er bei <math> t = 2,060</math>. So ergiebt sich eine Vertrauensgrenze von:

	<math> v = \pm t\cdot \bar\sigma \Rightarrow v= \pm 2,060 \cdot 0,0120 = \pm 0,0248</math>		<math> v = \pm t\cdot \bar\sigma \Rightarrow v= \pm 2,060 \cdot 0,0120 = \pm 0,0248</math>

Sven Posner: /* Systematische Messabweichungen */

2020-12-22T10:59:45Z

Systematische Messabweichungen

← Nächstältere Version		Version vom 22. Dezember 2020, 10:59 Uhr
Zeile 166:		Zeile 166:
	=== Systematische Messabweichungen ===		=== Systematische Messabweichungen ===
	[[Datei:Tabelle Messwerte.jpg\|400px\|thumb\|right\|Messwete des Sensors mit den Vergleichswerten und Umrechnung in Volumenstrom <ref> Eigenes Dokument</ref> ]]		[[Datei:Tabelle Messwerte.jpg\|400px\|thumb\|right\|Messwete des Sensors mit den Vergleichswerten und Umrechnung in Volumenstrom <ref> Eigenes Dokument</ref> ]]
	Laut Datenblatt ist der Fehler des Sensors bei 10%.Um die Messwertabweichung zu bestimmen, wird ein indirektes Verfahren ~~Angewandt~~: Mit Hilfe einer Pumpe wird eine nahezu konstante Durchflussgeschwindigkeit erzeugt. Diese Pumpe wird über einen Schlauch mit dem Durchflusssensor verbunden. von diesem aus führt ein zweiter Schlauch in einem Messbecher, um so das Volumen zu bestimmen. Das insgesamt durchgeflossene Volumen wird berechnet in dem immer die Durchflussrate der letzten Sekunde aufaddiert wird. Die Vergleichsmessung erfolgt über einen Messbecher, der immer bis zu einem bestimmten Volumen gefüllt wird.~~hier~~ wird der Messbecher immer mit 500 ml gefüllt, da das der größtmögliche Bereich war.		Laut Datenblatt ist der Fehler des Sensors bei 10%.Um die Messwertabweichung zu bestimmen, wird ein indirektes Verfahren angewandt: Mit Hilfe einer Pumpe wird eine nahezu konstante Durchflussgeschwindigkeit erzeugt. Diese Pumpe wird über einen Schlauch mit dem Durchflusssensor verbunden. von diesem aus führt ein zweiter Schlauch in einem Messbecher, um so das Volumen zu bestimmen. Das insgesamt durchgeflossene Volumen wird berechnet in dem immer die Durchflussrate der letzten Sekunde aufaddiert wird. Die Vergleichsmessung erfolgt über einen Messbecher, der immer bis zu einem bestimmten Volumen gefüllt wird. Hier wird der Messbecher immer mit 500 ml gefüllt, da das der größtmögliche Bereich war.

	Die Absolute Messabweichung ~~läst~~ sich wie folgt berechnen:		Die Absolute Messabweichung lässt sich wie folgt berechnen:

	<math> F = x - x_R </math>		<math> F = x - x_R </math>

Sven Posner: /* Softwarearchitektur */

2020-12-22T10:58:03Z

Softwarearchitektur

← Nächstältere Version		Version vom 22. Dezember 2020, 10:58 Uhr
Zeile 158:		Zeile 158:


	Die Software soll die Impulse des YF-S4021 zählen und in eine Frequenz umwandeln. mit dieser soll dann die der Volumenstrom berechnet werden. Um die Frequenz zu bestimmen, benötigt man einerseits die abgelaufene zeit und andererseits die Anzahl der ~~Pulse~~ in der Zeit. Die ~~Ziet~~ wird mit Hilfe der Bibliothek TimerOne bestimmt. Mit dieser kann relativ einfach ein Timerinterrupt erstellt werden, der zu einer gewünschten Zeit auslöst. Hier wurde eine Sekunde gewählt. Die Pulse werden ebenfalls über einen Interrupt gezählt. <br>		Die Software soll die Impulse des YF-S4021 zählen und in eine Frequenz umwandeln. mit dieser soll dann die der Volumenstrom berechnet werden. Um die Frequenz zu bestimmen, benötigt man einerseits die abgelaufene zeit und andererseits die Anzahl der Impulse in der Zeit. Die Zeit wird mit Hilfe der Bibliothek "TimerOne.h" bestimmt. Mit dieser kann relativ einfach ein Timerinterrupt erstellt werden, der zu einer gewünschten Zeit auslöst. Hier wurde eine Sekunde gewählt. Die Pulse werden ebenfalls über einen Interrupt gezählt. <br>
	Wenn der Timerinterrupt auslöst, wird als erstes der 1 s durch den Wert des Timers geteilt, da es im Programmablauf zu minimalen Differenzen kommt, die so ausgeglichen werden. Danach erfolgt die Berechnung des Durchflusses mit Hilfe der Formel <math> \dot V = \frac {n_{pulse}}{\delta t *f_{sensor}}</math>.		Wenn der Timerinterrupt auslöst, wird als erstes der 1 s durch den Wert des Timers geteilt, da es im Programmablauf zu minimalen Differenzen kommt, die so ausgeglichen werden. Danach erfolgt die Berechnung des Durchflusses mit Hilfe der Formel <math> \dot V = \frac {n_{pulse}}{\delta t \cdot f_{sensor}}</math>.

	[[Datei:PAP AuswertungSensor.jpg\|none\|700px\|frame\|Progammablaufplan des Auswerteprogramms <ref> Eigene Zeichnung</ref> ]]		[[Datei:PAP AuswertungSensor.jpg\|none\|700px\|frame\|Progammablaufplan des Auswerteprogramms <ref> Eigene Zeichnung</ref> ]]

Sven Posner: /* Schaltplan und Steckplatine */

2020-12-22T10:56:44Z

Schaltplan und Steckplatine

← Nächstältere Version		Version vom 22. Dezember 2020, 10:56 Uhr
Zeile 149:		Zeile 149:

	<gallery class="center" caption="YF-S401" widths="400" heights="400">		<gallery class="center" caption="YF-S401" widths="400" heights="400">
	Datei:Schaltplan Wasser Durchflussensor.jpg\|'''~~Schaltpaln~~ des Wasser Durchflusssensors YF-S401 <ref> Eigene Zeichnung</ref> '''		Datei:Schaltplan Wasser Durchflussensor.jpg\|'''Schaltplan des Wasser Durchflusssensors YF-S401 <ref> Eigene Zeichnung</ref> '''

	Datei:Anschlussbild Wasser Durchflussensor.jpg\|'''Anschlussbild des Wasser Durchflusssensors YF-S401 <ref> Eigene Zeichnung</ref> '''		Datei:Anschlussbild Wasser Durchflussensor.jpg\|'''Anschlussbild des Wasser Durchflusssensors YF-S401 <ref> Eigene Zeichnung</ref> '''