3.2 Auswertung

Die Teilgruppe „Auswertung“ hat verschiedene Aufgaben im Bereich der Auswertung der Sensorensignale übernommen. Einerseits soll der Audioverstärker der Gruppe 4 „Spannungsversorgung/Audio“ temperaturabhängig durch einen Lüfter gekühlt werden. Ein gesteuertes Hoch- und Herunterfahren des Lüfters wird durch Pulsweitenmodulation (PWM) realisiert. Andererseits werden die Messspannungen der Sensorgruppe an die geforderten Ausgabespannungen zwischen 0 und 5V angepasst und aufbereitet.

Lüftersteuerung

Die erste Überlegung zur Lüftersteuerung war die Verwendung eines Schmitt-Triggers mit nachgeschaltetem RC-Tiefpassfilter. Dies hätte den Vorteil zweier verschiedener Spannungsstufen zum Ein- und Ausschalten des Lüfters gehabt. So hätte der Lüfter beispielsweise ab 35°C angeschaltet und erst, wenn das System auf 30°C heruntergekühlt ist, wieder abgeschaltet werden können. Das würde ein häufiges An- und Ausschalten um eine Temperaturgrenze verhindern. Nachteil dieser Schaltung ist allerdings, dass sich das langsame Hoch- und Herunterfahren des Lüfters von 0 bis 100% nicht gut steuern lässt und schon bei vergleichsweise geringen Temperaturen ein unter Umständen recht lauter Lüfter mit voller Leistung betrieben wird. Ein Tiefpassfilter verzögert den Spannungssprung beim Ein- und Ausschaltvorgang zwar geringfügig, Pulsweitenmodulation ermöglicht aber ein viel genaueres Hoch- und Herunterfahren innerhalb fest vorgegebener Temperaturgrenzen für 0 bis 100%.

Messkette

Als zweiten Aufgabenteil soll eine Messbereichsanpassung der Sensorspannungen erfolgen, um den geforderten Spannungsbereich von 0-5V zu realisieren und an die anderen Gruppen weiterzugeben. Außerdem erfolgt eine Filterung, um äußere Einflüsse (z.B. Elektromagnische Strahlungen) zu minimieren. Dies wird mittels eines aktiven Tiefpassfilters (Integrierer) mit 10Hz Grenzfrequenz umgesetzt, um die davor liegende Schaltung nicht unnötig zu belasten und ggf. zu beeinflussen.

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Aktiver Tiefpassfilter

Zur Messbereichsanpassung wird ein Instrumentenverstärker verwendet. Dieser verstärkt das Eingangssignal und passt dieses auf den geforderten Messbereich an. Es wird die Umsetzung mit drei Operationsverstärkern gewählt, wobei die ersten beiden jeweils eine Verstärkerstufe darstellen und der dritte als Subtrahierer eingesetzt wird. Vorteil dieser Verschaltung ist die hohe Flexibilität (leichte Anpassung der Verstärkung) und die geringe Belastung der davor liegenden Schaltung. Der Instrumentenverstärker wird für die Temperaturmessungen verwendet und unterscheidet sich nur in den gewählten Bauteilparametern.

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Schaltplan Instrumentenverstärker

Für die Messbereichsanpassung der Luftfeuchte- und Luftdruckmessung wird ein Differenzenverstärker genutzt, der in der Untergruppe Sensorik (3.1) genauer dargestellt wird.

Die Messbereichsanpassung des Helligkeitssensors wurde  mittels eines Transimpedanzverstärkers realisiert. Dieser wird genutzt, um den ausgegeben Strom (Fotodiode) in eine für uns passende Spannung umzuwandeln.