Kapitel 1: Überblick über das System
Kapitel 2: Sensormodul 1
Kapitel 3: Sensormodul 2
Kapitel 4: Anzeigemodul 1
Kapitel 5: Anzeigemodul 2
Kapitel 6: Anzeigemodul 3
Kapitel 7: Datenkommunikation
Kapitel 8: Software "TAnz"
Kapitel 9: Software "AnzKom"
Dieses Messsystem dient zur Erfassung der Daten von bis zu 16 Temperatursensoren im Bereich von -55°C bis +125°C. Zusätzlich stehen noch 4 Alarmeingänge zur Verfügung, an denen Kontakte
angeschlossen werden können. Das Projekt besteht derzeit aus 5 Hardware- und 2 Software-Komponenten: dem Sensormodul 1, dem verbesserten Sensormodul 2, dem kleinen Anzeigemodul 1, dem großen Anzeigemodul 2,
dem LED-Anzeigemodul 3 sowie den beiden PC-Programmen "TAnz" und "AnzKom". Die Sensormodule erfassen die Temperaturen über 1-Wire-Sensoren und überwachen die Alarmeingänge. Die
aufbereiteten Daten werden dann zyklisch über eine RS-232 Schnittstelle an die Anzeigemodule gesendet, welche die Daten übersichtlich darstellen und aufzeichnen können. Mit den beiden PC-Programmen
können die Daten komfortabel angezeigt, aufgezeichnet und ausgewertet werden.
Letzte Bearbeitung: 20.12.2008
Überblick über das System
Wenn man in einer größeren Wohnung oder in einem Haus wohnt, dann kann es recht nützlich sein, alle Raumtemperaturen im Überblick zu haben. Deshalb entwickelte ich dieses Messsystem, welches bis zu 16 Temperaturen messen und übersichtlich anzeigen kann. Das System besteht aus mehreren Komponenten und das hat folgenden Grund: Die Hausverkabelung endet meist in einem Anschlussraum, die Temperaturen möchte man aber lieber im Wohnzimmer angezeigt bekommen. Deshalb wird ein Sensormodul in der Nähe der Hausverteilung installiert und die Anzeigemodule dort, wo man die Daten ablesen möchte. Die Datenübertragung zwischen Sensor- und Anzeigemodulen erfolgt über eine zweidrähtige RS-232-Verbindung mit 9600 Baud.
Das Sensormodul (1 oder 2) kommuniziert direkt mit den Temperatursensoren über 1-Wire Busse. Hier stehen 8 Busse zur Verfügung, an denen insgesamt 16 Sensoren von Dallas/Maxim (DS1820, DS18S20, DS18B20, DS1822, DS1920) betrieben werden können. Die aufbereiteten Daten werden dann über eine RS-232 Schnittstelle zum Anzeigemodul bzw. zu einem PC gesendet. Es ist auch möglich, mehrere Anzeigemodule oder PCs an einem Sensormodul zu betreiben. Zum Anzeigen der Daten stehen 3 unterschiedliche Anzeigemodule zur Verfügung. Das einfache Anzeigemodul 1 kann 8 Temperaturen auf einem LCD anzeigen. Das große Anzeigemodul 2 zeigt alle 16 Temperaturen gleichzeitig auf einem grafischen LCD an, bietet mehr Funktionen und stellt optionale Schnittstellen für RS-232, USB und Bluetooth zur direkten Kommunikation mit einem PC zur Verfügung. Das Anzeigemodul 3 ist wieder etwas einfacher aufgebaut und ermöglicht die Anzeige von 2 Temperaturen auf LED-Elementen. Die Stromversorgung der Module erfolgt mit einem einfachen Steckernetzgerät mit einer Spannung von 10-20V am jeweiligen Standort. Mit einer zusätzlichen Leitung ist auch eine zentrale Versorgung möglich.
Zum Temperatur Messsystem gehören auch 2 Software-Komponenten. Mittels "TAnz" können die vom Sensormodul gesendeten Daten übersichtlich angezeigt und aufgezeichnet werden, es stellt somit ein Anzeigemodul in Softwareform dar. "AnzKom" ermöglicht die komfortable Kommunikation mit dem großen Anzeigemodul 2 sowie die Speicherung und Darstellung der gesammelten Daten.
Nebenstehendes Bild zeigt den prinzipiellen Aufbau des Messsystems. Da die komplette Beschreibung dieses Projektes sehr umfangreich ist, habe ich sie in mehrere Kapitel aufgeteilt, wobei in jedem eine Komponente des
Gesamtsystems beschrieben wird. Durch Klick auf eines der gelben Elemente gelangt man zur entsprechenden Kurzbeschreibung und dort wiederum kann durch Klick auf das Bild oder die Überschrift zum gewünschten
Kapitel gesprungen werden. Auf jeder Kapitel-Seite befindet sich zusätzlich oben und unten noch ein kleines Menü für eine schnelle Navigation durch die einzelnen Modulbeschreibungen.
Dieses Modul besteht im Kern aus einem ATmega8, welcher insgesamt 8 1-Wire Busse zur Verfügung stellt, die mit maximal 16 Temperatursensoren beschaltet werden können. Die ermittelten Messdaten werden auf eine
Auflösung von 0,1°C gebracht, ins ASCII-Format gewandelt und mithilfe eines MAX232 per RS-232 zu Anzeigemodulen oder PCs gesendet. Außerdem stehen noch 4 Alarm-Eingänge zur Verfügung, die z.B.
mit Tür-Kontakten beschaltet werden können. Der Alarmzustand der 4 Eingänge wird ebenfalls per RS-232 ausgegeben und kann von den Anzeigemodulen oder vom PC ausgewertet werden. Dieses Sensormodul kann
optional mit einem kleinen I²C Spezial-LCD ausgestattet werden, so dass man die Aktivitäten des Moduls beobachten kann. Es ist aber auch ein Betrieb ohne LCD möglich.
Das Sensormodul 2 stellt eine verbesserte Version des Sensormoduls 1 dar. Es ist sowohl mit seinen Anschlüssen als auch mit den Sendedaten vollständig kompatibel zum Sensormodul 1 und beide Module können
untereinander problemlos ausgetauscht werden. Auch dieses Modul arbeitet mit 8 1-Wire Bussen und kann bis zu 16 Temperatursensoren verwalten, die 4 Alarmeingänge sind ebenfalls vorhanden.
Der Unterschied zum Sensormodul 1 besteht hauptsächlich darin, dass hier ein Standard-LCD mit 4x20 Zeichen verwendet wird. Somit hat man einen guten Überblick über die angeschlossenen Sensoren und die
anliegenden Alarme. Mit einem Taster können verschiedene Anzeigen ausgewählt werden, außerdem sind einige Parameter mit dem Taster konfigurierbar.
Hier wird ein AT90S2313 bzw. ATtiny2313 und ein Standard-LCD mit 4x20 Zeichen verwendet. Auf dem LCD werden im Normalbetrieb die Messwerte von 8 Temperatursensoren angezeigt. Für jeden Messwert kann ein oberer und
ein unterer Grenzwert festgelegt werden. Bei dessen Über- oder Unterschreitung ertönt ein kurzes Tonsignal und der entsprechende Temperaturwert beginnt zu blinken. Wird ein Alarm an den 4 Eingängen des
Sensormoduls erkannt, dann schaltet die Anzeige in den Alarmmodus um und signalisiert die anstehenden Alarme. Zusätzlich weist eine rote LED und ein Signalton auf den Alarm hin. Mit einem Taster kann zwischen der
Temperatur- und der Alarm-Anzeige gewechselt werden. Falls die Datenverbindung zwischen Sensor- und Anzeigemodul ausfällt, dann wird dies entsprechend signalisiert. Auch der Ausfall eines einzelnen Sensors wird
angezeigt.
Alle Eigenschaften in Stichpunkten:
Dieses Modul stellt den großen Bruder des oben beschriebenen Anzeigemoduls 1 dar. Es arbeitet mit einem ATmega128 und kann alle 16 Temperaturen und 4 Alarme gleichzeitig auf einem grafischen Display mit 240x128
Pixeln anzeigen. Auch bei diesem Modul können Grenzwerte eingestellt werden, die bei Über- oder Unterschreitung zu einer Alarmmeldung führen. Zusätzlich werden die aufgetretenen Temperaturmeldungen
durch Markierungen angezeigt und in einem Meldungs-Log mit Datum und Uhrzeit festgehalten. Gleiches gilt für die Meldungen der 4 Alarmeingänge des Sensormoduls. Über eine Menüsteuerung können
Minimalwerte, Maximalwerte und alle aufgetretenen Meldungen angezeigt werden; weiterhin lassen sich alle gespeicherten Temperaturdaten über eine konfigurierbare Grafik-Anzeige darstellen. Die gesamte Konfiguration
des Anzeigemoduls erfolgt über eine Menüführung direkt am Gerät.
Alle Eigenschaften in Stichpunkten:
Dieses Anzeigemodul ist für eine ständige und gut sichtbare Anzeige von 2 Temperaturwerten gedacht und technisch gesehen relativ einfach aufgebaut. Im Gegensatz zu den beiden anderen Anzeigemodulen ist dieses
mit einer LED-Anzeige ausgestattet. Zwei Schaltungsvarianten ermöglichen die Verwendung von praktisch allen LED-Größen. Wahlweise lässt sich das Modul zur Anzeige einer einzelnen Temperatur
vereinfachen. Neben den Temperaturen können bei Bedarf auch Alarme angezeigt werden, eine akustische Signalisierung ist aber nicht vorgesehen. Die Helligkeit der Anzeige wird mithilfe eines Lichtsensors an die
Umgebung angepasst. Außer einem versteckten Taster zur Konfiguration sind keine weiteren Bedienelemente vorhanden.
Alle Eigenschaften in Stichpunkten:
In diesem Kapitel wird beschrieben, wie die Kommunikation zwischen Sensormodul und Anzeigemodul(en) erfolgt und wie ein PC in das System eingebunden werden kann. Es wird sowohl auf die RS-232 Schnittstellenparameter als
auch auf die übertragenen Datenpakete eingegangen. Mit diesen Informationen ist es möglich, eigene Komponenten ins System zu integrieren.
Dieses Kapitel stellt die von Michael Bodag entwickelte Software "TAnz" (Temperatur-Anzeige) vor, welche die übersichtliche Anzeige der eingehenden Temperatur- und Alarmmeldungen
ermöglicht. Für diesen Zweck wird das Sensormodul mit einem PC verbunden - entweder direkt über RS-232 oder über einen Wandler auch über USB. Neben der aktuellen Anzeige der eingehenden Daten
ist auch eine Aufzeichnung der Daten in Form von Log-Files möglich, wobei die Log-Intervalle frei gewählt werden können.
Alle Eigenschaften in Stichpunkten:
In diesem Kapitel wird die Software "AnzKom" (Anzeigemodul-Kommunikation) vorgestellt, welche zur komfortablen Daten-Kommunikation mit dem Anzeigemodul 2 bestimmt ist. Mithilfe von "AnzKom" lassen
sich die gesammelten Daten des Anzeigemoduls 2 auslesen und in einer Datenbasis speichern. Die Temperaturdaten können dann grafisch oder in Listenform dargestellt werden, wobei bis zu 4 Temperaturen gleichzeitig
betrachtet werden können. Meldungsdaten werden in Listenform angezeigt und können gefiltert werden.
Alle Eigenschaften in Stichpunkten:
Kapitel 1: Überblick über das System
Kapitel 2: Sensormodul 1
Kapitel 3: Sensormodul 2
Kapitel 4: Anzeigemodul 1
Kapitel 5: Anzeigemodul 2
Kapitel 6: Anzeigemodul 3
Kapitel 7: Datenkommunikation
Kapitel 8: Software "TAnz"
Kapitel 9: Software "AnzKom"