Auswerteschaltung für einen neuartigen Dehnungssensor

Type: Semester thesis
Student: Marco Guidali
Advisor: Corinne Mattmann
Project: Backmanager

Im Rahmen dieser Semesterarbeit wurde eine Schaltung zur Auswertung von Dehnungssensoren entworfen. Das System ermöglicht es, acht solche Sensoren gleichzeitig zu messen. Die Gleichzeitigkeit ist dabei sehr wichtig, da sie von der späteren Anwendung vorausgesetzt wird. Die Hardware wurde auf eine Haupt- und acht Sensorplatinen aufgeteilt. Die Hauptplatine ist mit einem Mikroprozessor bestückt, welcher für die Steuerung, die Kommunikation und die Verarbeitung der Messwerte zuständig ist. Die Verbindung zu einem PC wird über eine serielle Schnittstelle hergestellt. Mit den Sensorplatinen wird über ein SPI-Interface kommuniziert. Auf den Senorplatinen wird eine A/D-Wandlung möglichst nahe beim Sensor durchgeführt, um Störungen des Messwertes zu vermeiden. Gemessen wird der Widerstand des Sensors, der Aufschluss über die Ausdehnung des Stoffes gibt. Nach der Herstellung der Platinen wurde die Steuerung und die Kommunikation auf dem Mikroprozessor implementiert. Durch das Timermodul kann eine Messfrequenz eingestellt werden. Die Messung findet direkt in der Interruptroutine des Timers statt. Um eine gleichzeitige Messung zu ermöglich, wurde die Chip Select Leitung aller A/D-Wandler zusammengeschlossen. Durch Aktivierung dieses Signals beginnen die Wandler mit einer Messsung. Die gespeicherten Werte werden danach nacheinander ausgelesen. Dafür wurden zwei Multiplexer eingesetzt. Die von der SPI-Schnittstelle verwendeten zwei Leitungen für Clock und Daten konnten so zu jeweils einer Sensorplatine durchgeschaltet werden. Anschliessend werden die Messwerte im Mikroprozessor decodiert, in ein Mass für Ausdehnung umgewandelt und über die serielle Schnittstelle an den PC gesendet. Als Interface wurde ein Matlab GUI verwendet. In diesem werden die Messwerte der acht Dehnungssensoren grafisch dargestellt. Ebenso können verschiedene Steurbefehle an den Mikroprozessor gesendet werden. Eine Messung kann gestartet oder gestoppt werden. Zudem bietet sich die Möglichkeit die Messfrequenz einzustellen. Ebenso können die angeschlossenen Sensoren ausgewählt werden, da nicht immer alle acht angeschlossen sind.