TMP36GT9Z
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Autor: Valentin Rentzsch
Betreuer: Prof. Schneider
Aufgabe
Die Aufgabe dieses freiwilligen Bonusprojektes im Zuge der Veranstaltung Sensortechnik im Studiengang Mechatronik 5. Semester war es einen Sensor auszuwählen, diesen in Betrieb zu nehmen, ihn über eine Auswerteschaltung auszulesen und die Sensordaten zu bewerten. Ausgewählt wurde der Temperatursensor TMP36GT9Z.
Einleitung
Der TMP36GT9Z ist ein analoger Niederspannungstemperatursensor. Die Versorgungsspannung kann zwischen 2,7 und 5,5 V liegen. Da der Versorgunsstrom deutlich unter 50 µA bleibt, heizt der Sensor sich selbst kaum auf (0,1 °C in Luft). Der Sensor muss vor der Benutzung nicht extern Kalibriert werden.
Auswerteschaltung
Datenblätter
- Datenblatt des Sensors: TMP36GT9Z
- Datenblatt des Microcontrollers: Arduino Uno
Schaltung
Messkette
Primärsensor
Der Sensor liefert eine Spannung, die nahezu linear proportional zur Temperatur (Siehe Abbildung 2 - Kennlinie b) ist. Dieses beträgt bei 25 °C 750 mV und steigt bzw. fällt pro Grad Celsius um 10 mV.
Signalverarbeitung
Die Analogdaten des Sensors in Form von Spannungen werden nicht vorverarbeitet. Sie werden direkt an den Analogeingang des Arduinos mit hinter geschalteten A/D-Wandler übertragen.
A/D Wandler
Die analogen Signale werden durch den im Arduino Uno verbauten 10 Bit Sechs-Kanal-Analog-Digital-Umsetze umgesetzt. Dieser teilt den Spannungshub in 210, also 1024 Werte auf. Standard ist am Arduino Uno ein Spannungshub von 0 – 5 V, das heißt die kleinste auflösbare Spannungsänderung ist 5V / 1024 = 0,00488 V. Setzt man den Spannungshub auf 0 – 3,3 V ist die kleinste auflösbare Spannungsänderung 3,3 V / 1024 = 0,00322 V.
Bussystem
Da der TMP36GT9Z analoge Signale liefert, wird kein Bussystem zwischen Sensor und Microcontroller eingesetzt.
Digitale Signalverarbeitung
Das Digitale Signal in Form von Werten zwischen 0 und 1023 wird im Microcontroller mit der Referenzspannung zu einem Temperaturwert in Grad Celsius umgerechnet. Hierfür wird der Wert, der vom A/D-Wandler kommt mit der minimal auflösbaren Spannungsänderung am A/D-Wandler multipliziert. In diesem Fall beträgt die Auflösung bei einer Referenzspannung von 3,3 V 0,00322 V. Der errechnete Wert wird anschließend mit dem 500 mV Offset verrechnet und mit 100 multipliziert, um eine Temperatur zu bekommen. Die Temperatur wird anschließend auf dem LCD ausgegeben.
Bewertung der Sensordaten
Die Sensordaten sind laut Datenblatt bei 25 °C bis auf ± 1 °C genau und im gesamten Messbereich von – 40 °C bis 125 °C bis auf 2 °C genau. Im Versuchsaufbau wurde ein weiterer Temperatursensor unmittelbar neben dem TMP36GT9Z angebracht und über ein Multimeter ausgewertet. Die Werte des Sensors sind bis auf eine Abweichung von ± 1 °C genau.
Verwendete Software
- Arduino IDE - für die Programmierung des Microcontrollers
- Fritzing - für die Erstellung des Schaltplans
- Sony Vegas Pro 12 - für die Erstellung des Youtube-Videos
YouTube Video
https://www.youtube.com/watch?v=315zr2T3kCQ&feature=youtu.be
Lernerfolg
Im Zuge dieses Projektes konnte ich mein im bisherigen Studium und speziell in der Verantsaltung Sensortechnik erlangetes Wissen über Sensoren, deren Einsatz und deren Auswertung ideal einsetzen und vertiefen.
Gesamtfazit
Der TMP36GT9Z ist sehr kostengünstiger Temperatursensor der mit sehr geringem Aufwand in Betrieb genommen werden kann. Er hat einen sehr hohen Messbereich bei einer Genauigkeit, die für die meisten Hobbyanwendungen vollkommend ausreichen ist.
Literatur
Quellenverzeichnis
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