Projekt 63: Luefersteuerung zur Raumentfeuchtung mit MSP430-Launchpads
Bei diesem Projekt werden ein Ab- und ein Zuluftlüfter so gesteuert, dass ein Raum automatisch entfeuchtet wird, wenn es notwendig ist.
Aufgabe
- Erstellung eines Konzeptes
- Entwurf des Schaltplans
- Erstellung der Platine als MSP430-Launchpad-Shield
- Programmierung mit C mit energia
- Ansteuern/Auslesen der Aktoren/Sensoren
Ablaufplan
Der Ablaufplan wurde zu Beginn des Projektes festgelegt, um den Überblick über einzelne Teilprojekte zu behalten. Der Plan besteht aus den 8 Teilaufgaben:
- Kickoff- Meeting
- BOM erstellen
- erste Konzeptzierung mit Fritzing
- Software Programmierung mit Energia
- Simulation des Projektes
- Erstellen des Shields
- Dokumentation
- Präsentation
Aufbau
Um die Raumentfeuchtung zu Realisieren, werden folgende Bausteine verwendet:
- 2 DHT22 Sensoren
- einem MSP 430 Launchpad
- (Solid-State-) Relais Karte
- Shield für das Launchpad
- 2 Lüftern
- 10 Schraubklemmen
- 36er Buchsenleiste
DHT22
Der DHT 22 Sensor ermittelt die Temperatur und die relative Luftfeuchtigkeit kapazitiv. Die physikalischen Größen werden in digitalen Signalen ausgegeben. Der Sensor übergibt ein Signal, das aus 40 Bits besteht. Wovon 16 Bits die Feuchtigkeit angeben, weitere 16 Bits geben die Temperatur an und 8 Bits sind das Parasitätsbit [[1]]. Im rechten Bild ist zu sehen, wie die Pinbelegung des Sensors aussieht.
Beispiel Feuchtigkeitsmessung
| Feuchtigkeit | Temperatur | Parasitätsbit | |
| Code | 0000 0010 1001 0010 | 0000 0001 0000 1101 | 1010 0010 |
Zunächst wird überprüft ob die 32 übertragenen Bits dem Parasitätsbit entsprechen, indem alle übertragenen Bits außer das Parasitätsbit addiert werden.
0000 0010 + 1001 0010 + 0000 000 + 0000 1101= 1010 0010
Um die Feuchtigkeit zu messen, werden nun die 16 übertragenen Bits für die Feuchtigkeitsmessung von einem Dualsystem in ein Hexadezimalsystem umgewandelt, woraus sich dann das 10 fache der aktuellen relativen Luftfeuchte ergibt.
0000 0010 1001 0010= 0292 (Hexadezimal) = 0*4096 + 2*256 + 9*16 + 2*1 = 658
658 entspricht einer relativen Luftfeuchte von 65,8%.
MSP 430 Launchpad
Das MSP 430 ist ein 16- Bit- RISC- Microcontroller der Firma Texas Instruments. Das LaunchPad ist mittels Compiler (Energia) in der Programmiersprache C oder Assembler programmierbar. Das Bild MSP- EXP430G2 zeigt die Module, die Pinbelegung und serielle Schnittstellen des Boards.
(Solid- State-) Relais Karte
Relais sind elektromagnetische oder elektromechanische Schalter, die zum Ein-, Aus- und Umschalten verwendet werden. Das Relais wird über einen Steuerstromkreis aktiviert und kann weitere Stromkreise schalten. Halbleiterrelais (engl. Solid- State- Relais) sind allerdings keine eigentlichen Relais. Unterschied ist, dass die Schaltung im Relais meist nicht über einen Elektromagneten erfolgt, sondern über einen Transistor. Vorteile solcher Halbleiterrelais sind ihre lange Lebensdauer, hohe Schalthäufigkeiten und kleine Abmessungen. In dem hier beschriebenen Projekt wurde ein Solid- State - Relais Modul verwendet. Die Karte enthält zwei Relais vom Typ G3MB-202P der Firma Omron und vier Anschlüsse an beiden Seiten, sowie weitere Bauteile wie LED's oder Widerstände.
Lüfter
Durchführung
Kickoff- Meeting
Beim Kickoff- Meeting am 19.9.2016 wurden Aufgaben vorgestellt und eingeteilt.
BOM
Bevor am 7.10. die BOM (Bill of material) abgeschickt wurde, mussten wir uns parallel Gedanken zu dem späteren Aufbau des Projekts machen. Daher wurden der nächste Schritt und die Erstellung der BOM gleichzeitig durchgeführt. Die Stückliste enthält:
- 2 DHT22 Sensoren
- 10 3er Schraubklemmen
- 1 36er Buchsenleiste
Konzeptzierung mit Fritzing
Fritzing ist eine freie Software mit der elektrische Schaltungen aufgestellt werden können. Fritzing enthält einen Bauteilkatalog, der mit eigenen Bauteilen ergänzt werden kann. Zur Gestaltung einer Schaltung können die Bauteile aus dem Katalog per drag and drop in die Zeichnungen eingefügt werden. Da die Ergänzung des Bauteilkatalogs sehr aufwendig ist, wurden im folgenden für fehlende Bauteile Teile verwendet, die den echten ähneln. Verwendete Bauteile:
- 2 RHT 03 (Feuchtigkeits- und Temperatur Sensoren, anstelle von DHT22)
- 2 Motoren
- 2 s108t02 Solid-State-Relais (anstatt G3MB-202P Solid-State-Relais)
- 1 MSP430G2 LaunchPad
- 5 Volt Spannungsversorgung
Softwareprogrammierung mit Energia
Die Energia-Plattform ist eine aus Soft- und Hardware bestehende Physical-Computing-Plattform. Sie ist der arduino Plattform ähnlich, unterscheidet sich in einigen Punkten aber doch relativ deutlich. Vor allem sind Unterschiede bei der Hardware zu sehen. Mit Energia können verschiedene Varianten der Launchpad genannten Eval-Boards des Herstellers Texas Instruments mit den Prozessorarchitekturen TI MSP430 und ARM Cortex-M4 genutzt werden.
Programmablaufplan
Mit einem PAP Designer wurde der Aufbau des Programmes zu Beginn dargestellt
Programmcode
Problematik mit Energia
Simulation
