Temperaturmessung - Projektarbeit

Beschreibung / Inhalt
Die vorliegende Dokumentation beschäftigt sich mit dem Thema Temperaturmessung mithilfe der Temperaturabhängigkeit der Basis-Emitter-Spannung von Transistoren. Konkret wird die Auswertung durch Messung an zwei Transistoren mit unterschiedlichen Kollektorströmen und einem ADC im Zählverfahren beschrieben. Die optische Anzeige erfolgt per 2-stelliger Siebensegmentanzeige. Die Steuerung des ADC und des 7-Segment-Decoders erfolgt mittels programmierbarem Logikbaustein.

Im weiteren Verlauf werden die Konstruktion des Siebensegmentdecoders sowie des Analog-Digital-Konverters beschrieben. Der Konvertierungsprozess erfolgt nach dem Zählverfahren, wobei die analoge Spannung am negativen Eingang eines Analog-Komparators liegt, am positiven hingegen ein RC-Glied, das von einem Pulsweitenmodulator gesteuert wird. Durch Veränderungen an der Schaltung wird erreicht, dass der Modulator anstelle von immer wieder neuen Werten, einen langsamen Rückwärtszähler einsetzt, der neue Impulse generiert, sobald der Vorwärtszähler den momentanen Rückwärtszählerwert erreicht. Über eine Mittelwertbildung wird eine ansteigende Spannung erzeugt, die nach Erreichen des Wertes der Differenzspannung zum Kippen des Komparators führt und den Zählertakt anhält. Der Analogkomparator unterbricht den Zählertakt und speichert über Ausgangs-Flip-Flops den aktuellen Zählerstand und setzt das PWM-Ausgangs-Flip-Flop zurück.

Schließlich wird die Gesamtschaltung detailliert dargestellt, bevor der DA-Konvertierungsablauf noch einmal vertieft wird. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Dokumentation alle wesentlichen Schritte und Schaltungen zur Temperaturmessung beschreibt und dabei auf Details wie die Verwendung eines langsamen Rückwärtszählers oder die Funktionsweise des Analog-Komparators eingeht.
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Auszug aus Referat
Matura-Projektdokumentation: GUSICH Benjamin, 5HNA Gruppe 1: Temperaturmessung Prinzip: Die Temperaturabhängigkeit der Basis-Emitter-Spannung. Auswertung durch Messung an zwei (ziemlich) identischen Transistoren mit unterschied- lichen Kollektorströmen. Der zu verwendende ADC ist im Zählverfahren zu realisieren, die optische Anzeige per Sie- bensegmentanzeige (2-stellig, hexadezimal) aufzubauen. ADC-Steuerschaltung und 7-Seg-ment-Decoder sollen mittels programmierbarem Logikbaustein verwirklicht werden. 1. Entwurf der Blockschaltung 2. Siebensegmentdecoder Unter Verwendung des Laboratorium-Protokolls 7-Segment-Anzeige (4HNA, 1995 96), das bereits Wahrheitstabelle, Gleichungen in disjunktiver Normalform sowie Karnaugh-Diagram- me enthielt, realisierte ich einen Decoder in der programmierbaren Logik XILINX. Ich un-tersuchte die Tabelle auf ihre Richtigkeit und konnte diesen Teil der Schaltung durch direkte Eingabe der Karnaugh-Diagramme rasch abschließen. Da das Xilinx-Board nur über eine einzige Anzeigeeinheit verfügt, beschränkte ich mich nach Rücksprache mit dem Prüfer auf einen Decoder. Um dennoch alle 8 bit zur Anzeige bringen zu können, befolgte ich den Vorschlag, die 8 vorhandenen Balken-LEDs für eine binäre Dar-stellung zu nutzen. Wahrheitstabelle: a b c d e f g HEX D C B A 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 2 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 3 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 4 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 5 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 6 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 7 0 1 1 1 1 1 1 ...
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