Messgerät

1. Sensor

Als Sensor kommt der SDP610-025Pa von Sensirion zum Einsatz. Der Sensor ist ein Differenzdrucksensor mit  einem sehr kleinen Messbereich von lediglich +/- 25Pa. Der Sensor arbeitet mit 3.3V und hat eine I2C-Schnittstelle. Default Auflösung ist 12bit. Die Auflösung lässt sich zwischen 9 und 16bit einstellen. Je höher die Auflösung, desto länger braucht die Messung. Im Messgerät arbeite ich mit einer Auflösung von 14bit. Laut Datenblatt beträgt die typische Ansprechzeit bei dieser Auflösung 17.5ms. Da der Sensor über die Messzeit integriert, werden Frequenzen mit schnellerer Änderungszeit herausgefiltert (eingebauter Tiefpassfilter). Die Auflösung ist nicht gleichverteilt. Für kleine Druckdifferenzen beträgt die Auflösung 0.0008Pa, bei Druckdifferenzen nahe des Maximums (25Pa) ist die Auflösung 0.014Pa. 0.0008Pa ist der Luftdruckunterschied zwischen der Ober- und Unterseite eines sehr dünnen Blatts von 60µm Dicke (Ein 80g Papier hat eine Dicke von 120µm). Der Sensor ist ab Werk kalibriert. Für weitere Informationen verweise ich auf den Hersteller. Der Sensor ist vergleichsweise günstig (ca. 45€).

2. Microcontroller

Im Grunde kann jeder Microcontroller verwendet werden, der mit 3.3V arbeitet und sowohl eine serielle als auch eine I2C-Schnittstelle bietet. Das einfachste wäre, einen Arduino Mini Pro 3.3V zu verwenden. Dieser kann mit einem entsprechenden UART-USB-Adapter mit der Arduino-IDE programmiert werden.
Wir verwenden hier einen eigenen Arduino-Clon aus unserem Sensordatenerfassungssystem BayEOS. Im Gegensatz zum Standard Arduino hat dieses Board einen Uhrenquarz. Dieser liefert eine noch etwas genauere Zeitbasis als die MHz-Quarze der Arduino Boards. Die Messfrequenz wird durch den Timer2-Interrupt gesteuert. Dieser wird 128 mal pro Sekunde ausgelöst. Ich nutze jeden dritten, um einen Messwert zu senden. Die Messfrequenz beträgt somit exakt 128/3 = 42.666 Hz.

3. Gehäuse und Zusammenbau

Der Differenzdrucksensor misst die Druckdifferenz zwischen zwei Eingängen. Um Druckschwankungen im Infraschallbereich (1 bis 20Hz) detektieren zu können, braucht man einen Referenzraum, der vergleichsweise träge auf externe Luftdruckschwankungen reagiert. Dazu verwenden wir einfach ein Bopla ET-215 Gehäuse. Dieses Gehäuse ist fast luftdicht. Wie auf dem Bild zu sehen, wird der HIGH-Eingang des Drucksensors über ein Aluminium-Rohr und eine PG Verschraubung nach außen geführt. Der LOW-Eingang verbleibt frei im Gehäuse. Für die Kommunikation mit dem Computer wird ein Kabel auf den Steckplatz der seriellen Schnittstelle (auch FTDI-Schnittstelle genannt) gesteckt und ebenfalls über eine PG Verschraubung nach außen geführt. Zur besseren Abdichtung wurden die PG Verschraubungen verklebt, zusätzlich zur Deckeldichtung ein Teflon-Band eingelegt und der Schlitz nach Zuschrauben des Gehäuses mit Isolierband abgeklebt.

SDP610-25Pa

 

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