Es geht um die Sensorik

Smarte Thermostate mithilfe eines Mikrocontrollers bauen

01. August 2018, 12:32 Uhr   |  Britta Ruelander, Texas Instruments-Systems Engineer & Bhargavi Nisarga, Texas Instruments-Systems Engineer


Fortsetzung des Artikels von Teil 1 .

Festlegung der Abtastfrequenz

Die Abtastfrequenz bezeichnet die Häufigkeit, mit der die analoge Eingangsgröße abgetastet und für die Weiterverarbeitung in eine digitale Ausgangsinformation umgewandelt wird. Die Wahl der Abtastfrequenz sollte sich danach richten, wie schnell oder langsam sich die Eingangsgröße (in diesem Fall das Ausgangssignal des Temperatursensors) ändert.

Damit das sich stetig verändernde analoge Signal aus den digitalen Ausgangsdaten des ADC sinnvoll rekonstruiert werden kann, legt man die Untergrenze der Abtastfrequenz für ein

bestimmtes Eingangssignal

nach dem Nyquist-Abtasttheorem fest, wonach fAbtast > 2∙fmax sein muss.

Abtastung Triggern
© Texas Instruments

Bild 1. Einsatz eines Intervall-Timers zum Triggern der Abtastung des analogen Temperatursensor-Signals durch den ADC

Dabei steht fmax für die größte Frequenzkomponente des analogen

Eingangssignal

s. Maßgeblich für die Obergrenze der Abtastfrequenz ist die Zeit

, die zum Abtasten und Umwandeln des Eingangssignal

s sowie zur

Übertrag

ung des Umwandlungsergebnisses aus dem Speicher des ADC benötigt wird.

In unserem Fall wissen wir, dass die Temperaturänderungen eher langsam vonstattengehen. Es reicht also, den Sensor wenige Male pro Sekunde abzutasten, abhängig davon, welche Temperaturänderungs-Geschwindigkeit Sie erwarten und wie schnell das Thermostat die Änderungen erkennen und ausregeln soll.

Wenn Sie die Abtastfrequenz wissen, lässt sich diese am besten für den ADC vorgeben, indem man auf einen im Mikrocontroller integrierten Universaltimer zurückgreift. Bei einer niedrigen Abtastfrequenz wie im vorliegenden Fall kommt ein niederfrequenter Takt der MCU (z. B. ein 32-kHz-Oszillator) als Taktquelle in Frage. Man muss nur das Timer-Intervall festlegen und den betreffenden Timer als ADC-Taktquelle auswählen.

Bild 1 illustriert die Verwendung eines Intervall-Timers zum Triggern der Abtastung des analogen Temperatursensor-Signals durch den ADC.

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1. Smarte Thermostate mithilfe eines Mikrocontrollers bauen
2. Festlegung der Abtastfrequenz
3. Einsatz des integrierten ADC zum Einlesen der Temperaturinformation

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