Bauplan Schaltplan Platine für Datenlogger Atmel Mega168

Kleine Platine für Datenlogger
Mikrocontroller sind ja bekanntlich besonders gut geeignet, um als Datenlogger eingesetzt zu werden. Sie benötigen in der Regel sehr wenig Strom, so dass mit Batterien sehr lange Laufzeiten erreicht werden können. Oft haben sie auch einen AD Wandler eingebaut, so dass einer Messwerterfassung nichts im Wege steht.

Für genau diese Aufgabe habe ich diese kleine Platine entworfen. Auf 40*40mm finden alle Komponenten für ein vollständiges Datenlogger-System Platz.


Der Schaltplan
Als Herzstück der Platine fungiert ein Atmel Mega168 Prozessor, der von einem kleinen Resonator getaktet wird. Da auch eine sehr genaue Echtzeituhr mit auf dem Board ist, stört die im Vergleich zu einem Quarz etwas geringere Genauigkeit aber überhaupt nicht. Natürlich kann auch jeder andere pinkompatible Prozessor wie etwa der Mega328 oder der Mega88 verwendet werden, sollte geringerer oder höherer Bedarf an Flash Speicher bestehen.

Für die Echtzeituhr habe ich eine RV3029 von Microcrystal verwendet, diese ist sehr klein und weist eine hohe Genauigkeit auf. Angesteuert wird diese mit dem bekannten I2C Protokoll. Die I2C Pins sind zusätzlich noch auf einer Stiftleiste herausgeführt, um weitere Bausteine leicht an den Bus anschliessen zu können.

Der RV3029 bietet verschiedene Möglichkeiten, um Interrupts oder ein Taktsignal zu erzeugen. Der Taktausgang sowie der IRQ Ausgang des Uhrenbausteins sind mit den exteren Interrupt-Eingängen des Controllers verbunden. Damit ergibt sich eine hohe Flexibilität bei der zeitlichen Steuerung des Controllers, z.B. kann der Prozessor zu einer festgelegten Alarmzeit aus dem stomsparenden Power Down Modus geweckt werden.

Natürlich benötigt ein Datenlogger auch genügend Speicherplatz, um Messwerte über einen längeren Zeitraum aufzuzeichnen, Als Speicher für Messwerte dient hier ein Atmel AT45DB041 Dataflash Baustein, welcher 4MBit Speicher, organisiert in 2048 Speicherseiten bietet. Selbstverständlich können auch alle anderen (grösseren) Pinkompatiblen Bausteine verwendet werden. Der Dataflash Baustein wird recht einfach per SPI angesteuert. Geht man zum Beispiel davon aus, dass alle Minute ein 16 Bit Messwert gespeichert werden soll, so reicht diese Kapazität für weit über 100 Tage.


Die Platine, Layout auf Anfrage

Da ich diese Platine unter anderem als Grundlage für einen Geigerzähler-Datenlogger verwenden möchte, habe ich als Eingang den exteren Zähleingang für den 16 Bit Zähler Timer_1 verwendet. Um für die Platine noch andere Anwendungen zu ermöglichen, habe ich zusätzlich noch einen Pin mit AD-Wandler Funktion auf eine Buchsenleiste geführt.

Zusätzlich zu Datenlogger-Aufgaben kann diese Platine noch für allerlei Schaltaufgaben verwendet werden, hierzu sind zwei kleine und kräftige IRLML2502 Mosfets vorgesehen, welche über zwei Portpins angesteuert werden können. In Verbindung mit der Echtzeituhr lassen sich so zahlreiche vielseitige Timer und sogar Regler (PID Regler etc) etwa zur Heizungs oder Aquariumssteuerung realisieren. Taster, Sensoren und Display können dabei nach Bedarf problemlos über I2C angebunden werden.

Um die gesammelten Daten an einen PC weiterzuleiten, ist eine serielle Schnittstelle mit RX und TX vorgesehen, hier kann ein kleiner preiswerter USB/USART Wandler angeschlossen werden. Der vom Datenlogger verwendete Resonator lässt zwar nur wenige korrekte Standard Baudrateneinstellungen zu, aber ein moderner USB/USART Adapter , zB mit dem FT232RL, lässt auch exotische Baudraten zu . So habe ich die Übertragung zum PC beispielsweise erfolgreich mit 250000 Baud getestet.

Natürlich ist bei einer solchen Schaltung auch die Stromaufnahme ein wesentlicher Punkt. Je nach Verwendung der Stromspar-Modi und Verwendung von Peripherie lag der gemessene Wert im günstigsten Fall bei etwa 30 Mikroampere , Prozessor im Power Down Modus und deaktiviertem Brown Out Detektor. Durch die Echtzeituhr kann der Prozessor dann periodisch aufgeweckt werden, um seine Aufgaben zu verrichten. Der grösste Teil der Ruhestromaufnahme geht dabei auf das Konto des Dataflash-Bauseins (etwa 20 Mikroampere)

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