Lux Sensor - Versionsgeschichte

Luca Di-Lillo: /* Quelltext */

2019-01-18T16:42:17Z

Quelltext

← Nächstältere Version		Version vom 18. Januar 2019, 18:42 Uhr
Zeile 98:		Zeile 98:

	<code><source lang=cpp>		<code><source lang=cpp>
			/********************************************
			* Name: Lux_Sensor.ino *
			* Created: 06.11.2018 16:33:46 *
			* Author: Luca Di Lillo *
			* Version: 1.0.0 *
			********************************************/
	#include <Adafruit_ADS1015.h>		#include <Adafruit_ADS1015.h>

Zeile 154:		Zeile 160:

	}</source> </code>		}</source> </code>



	== Lernerfolg ==		== Lernerfolg ==

Luca Di-Lillo: /* Sensorplatine */

2019-01-17T21:12:50Z

Sensorplatine

← Nächstältere Version		Version vom 17. Januar 2019, 23:12 Uhr
Zeile 26:		Zeile 26:

	===Sensorplatine===		===Sensorplatine===
	Der eingesetzte Lux Sensor NOA 1212 ist ein SMD Bauelement, aus diesem Grund musste eine Leiterplatte entworfen werden, auf die der Sensor bestückt wurde. Der Schaltungsentwurf dieser Leiterplatte ist dem Datenblatt des Sensors zu entnehmen [siehe Datenblatt ~~NOA 1212~~ Seite 1 Figure 1 Typical Application Circuit]. Aus Urheberrechtlichen Gründen können die mit Eagle erstellten Schaltungsentwürfe, der hier verwendeten Sensor Platine, nicht gezeigt werden. Wichtig zu wissen ist allerdings, dass die Leiterplatte so entworfen wurde, dass es immer eine mittlere Verstärkung (Medium Gain), im Bereich von 0 bis 100000 Lux gibt. Dies wurde ermöglicht, indem die Anschlüsse GB 1 immer logisch 0 und GB 2 immer logisch 1 sind [siehe Datenblatt Ambient Light Sensor Seite 7]. Nachdem das Platinenlayout entworfen war, konnte die Leiterplatten (PCB) bei einem Elektronikhersteller in Auftrag gegeben werden. Die unbestückten Leiterplatten wurden dann bestückt. Dazu wurde im ersten Schritt mit einer Schablone, die das Abbild der Bauteile des Sensors zeigt und einem Pastendrucker, Lotpaste auf die Leiterplatte gerakelt. Danach wurde mit einem automatischen Bestücker die Leiterplatte bestückt und in einem Reflowofen gelötet. Da sich die Bauteile auf einem Nutzen mit je 25 Sensorplatinen befanden mussten diese nun mit einem Nutzentrenner getrennt werden. Im letzten Schritt wurde jede Platine auf Funktion getestet, der Ausschuss wurde aussortiert oder gegebenenfalls repariert.		Der eingesetzte Lux Sensor NOA 1212 ist ein SMD Bauelement, aus diesem Grund musste eine Leiterplatte entworfen werden, auf die der Sensor bestückt wurde. Der Schaltungsentwurf dieser Leiterplatte ist dem Datenblatt des Sensors zu entnehmen [siehe Datenblatt Ambient Light Sensor Seite 1 Figure 1 Typical Application Circuit]. Aus Urheberrechtlichen Gründen können die mit Eagle erstellten Schaltungsentwürfe, der hier verwendeten Sensor Platine, nicht gezeigt werden. Wichtig zu wissen ist allerdings, dass die Leiterplatte so entworfen wurde, dass es immer eine mittlere Verstärkung (Medium Gain), im Bereich von 0 bis 100000 Lux gibt. Dies wurde ermöglicht, indem die Anschlüsse GB 1 immer logisch 0 und GB 2 immer logisch 1 sind [siehe Datenblatt Ambient Light Sensor Seite 7]. Nachdem das Platinenlayout entworfen war, konnte die Leiterplatten (PCB) bei einem Elektronikhersteller in Auftrag gegeben werden. Die unbestückten Leiterplatten wurden dann bestückt. Dazu wurde im ersten Schritt mit einer Schablone, die das Abbild der Bauteile des Sensors zeigt und einem Pastendrucker, Lotpaste auf die Leiterplatte gerakelt. Danach wurde mit einem automatischen Bestücker die Leiterplatte bestückt und in einem Reflowofen gelötet. Da sich die Bauteile auf einem Nutzen mit je 25 Sensorplatinen befanden mussten diese nun mit einem Nutzentrenner getrennt werden. Im letzten Schritt wurde jede Platine auf Funktion getestet, der Ausschuss wurde aussortiert oder gegebenenfalls repariert.

	===Schaltung===		===Schaltung===

Luca Di-Lillo: /* Sensorplatine */

2019-01-17T21:12:18Z

Sensorplatine

← Nächstältere Version		Version vom 17. Januar 2019, 23:12 Uhr
Zeile 26:		Zeile 26:

	===Sensorplatine===		===Sensorplatine===
	Der eingesetzte Lux Sensor NOA 1212 ist ein SMD Bauelement, aus diesem Grund musste eine Leiterplatte entworfen werden, auf die der Sensor bestückt wurde. Der Schaltungsentwurf dieser Leiterplatte ist dem Datenblatt des Sensors zu entnehmen. Aus Urheberrechtlichen Gründen können die mit Eagle erstellten Schaltungsentwürfe, der hier verwendeten Sensor Platine, nicht gezeigt werden. Wichtig zu wissen ist allerdings, dass die Leiterplatte so entworfen wurde, dass es immer eine mittlere Verstärkung (Medium Gain), im Bereich von 0 bis 100000 Lux gibt. Dies wurde ermöglicht, indem die Anschlüsse GB 1 immer logisch 0 und GB 2 immer logisch 1 sind [siehe Datenblatt Ambient Light Sensor Seite 7]. Nachdem das Platinenlayout entworfen war, konnte die Leiterplatten (PCB) bei einem Elektronikhersteller in Auftrag gegeben werden. Die unbestückten Leiterplatten wurden dann bestückt. Dazu wurde im ersten Schritt mit einer Schablone, die das Abbild der Bauteile des Sensors zeigt und einem Pastendrucker, Lotpaste auf die Leiterplatte gerakelt. Danach wurde mit einem automatischen Bestücker die Leiterplatte bestückt und in einem Reflowofen gelötet. Da sich die Bauteile auf einem Nutzen mit je 25 Sensorplatinen befanden mussten diese nun mit einem Nutzentrenner getrennt werden. Im letzten Schritt wurde jede Platine auf Funktion getestet, der Ausschuss wurde aussortiert oder gegebenenfalls repariert.		Der eingesetzte Lux Sensor NOA 1212 ist ein SMD Bauelement, aus diesem Grund musste eine Leiterplatte entworfen werden, auf die der Sensor bestückt wurde. Der Schaltungsentwurf dieser Leiterplatte ist dem Datenblatt des Sensors zu entnehmen [siehe Datenblatt NOA 1212 Seite 1 Figure 1 Typical Application Circuit]. Aus Urheberrechtlichen Gründen können die mit Eagle erstellten Schaltungsentwürfe, der hier verwendeten Sensor Platine, nicht gezeigt werden. Wichtig zu wissen ist allerdings, dass die Leiterplatte so entworfen wurde, dass es immer eine mittlere Verstärkung (Medium Gain), im Bereich von 0 bis 100000 Lux gibt. Dies wurde ermöglicht, indem die Anschlüsse GB 1 immer logisch 0 und GB 2 immer logisch 1 sind [siehe Datenblatt Ambient Light Sensor Seite 7]. Nachdem das Platinenlayout entworfen war, konnte die Leiterplatten (PCB) bei einem Elektronikhersteller in Auftrag gegeben werden. Die unbestückten Leiterplatten wurden dann bestückt. Dazu wurde im ersten Schritt mit einer Schablone, die das Abbild der Bauteile des Sensors zeigt und einem Pastendrucker, Lotpaste auf die Leiterplatte gerakelt. Danach wurde mit einem automatischen Bestücker die Leiterplatte bestückt und in einem Reflowofen gelötet. Da sich die Bauteile auf einem Nutzen mit je 25 Sensorplatinen befanden mussten diese nun mit einem Nutzentrenner getrennt werden. Im letzten Schritt wurde jede Platine auf Funktion getestet, der Ausschuss wurde aussortiert oder gegebenenfalls repariert.

	===Schaltung===		===Schaltung===

Luca Di-Lillo: /* Bewertung der Sensordaten */

2019-01-17T21:07:11Z

Bewertung der Sensordaten

← Nächstältere Version		Version vom 17. Januar 2019, 23:07 Uhr
Zeile 93:		Zeile 93:
	Bedingt durch die Bestückung der kleinen Lichtsensoren, kann es vorkommen, dass diese beim Reflowprozess von ihrem Lötpad schwimmen und keinen Kontakt zur Leiterplatte haben, dadurch können keine geeigneten Messwerte aufgenommen werden können. Dieser Fehler ist leicht zu erkennen, da die gelieferten Werte immer kleiner als Null sind und somit ausgeschlossen werden können. Schwieriger wird es im weiteren Signalverarbeitungsschritt Fehler zu erkennen. Zum einen entstehen schon Fehler beim Messen der Daten und dem Verarbeiten der Daten im Verstärker. Die nächsten Fehler, die entstehen können sind beim Verarbeiten der Daten von einem analogen in ein digitales Signal. Die Wandlung der Daten ist immer fehlerbehaftet, der Quantisierungsfehler einer ADU liegt bei bis zu <math>0.5 \cdot U_{LSB} </math>. Der nächste Fehler kann durch das Versenden der Daten über den I²C Bus entstehen, dieser Bus ist sehr störanfällig dadurch bedingt kann durch Elektromagnetische Verträglichkeitsprobleme z.B. durch Motoren, der Bus gestört werden und keine oder fehlerhafte Daten übertragen werden.		Bedingt durch die Bestückung der kleinen Lichtsensoren, kann es vorkommen, dass diese beim Reflowprozess von ihrem Lötpad schwimmen und keinen Kontakt zur Leiterplatte haben, dadurch können keine geeigneten Messwerte aufgenommen werden können. Dieser Fehler ist leicht zu erkennen, da die gelieferten Werte immer kleiner als Null sind und somit ausgeschlossen werden können. Schwieriger wird es im weiteren Signalverarbeitungsschritt Fehler zu erkennen. Zum einen entstehen schon Fehler beim Messen der Daten und dem Verarbeiten der Daten im Verstärker. Die nächsten Fehler, die entstehen können sind beim Verarbeiten der Daten von einem analogen in ein digitales Signal. Die Wandlung der Daten ist immer fehlerbehaftet, der Quantisierungsfehler einer ADU liegt bei bis zu <math>0.5 \cdot U_{LSB} </math>. Der nächste Fehler kann durch das Versenden der Daten über den I²C Bus entstehen, dieser Bus ist sehr störanfällig dadurch bedingt kann durch Elektromagnetische Verträglichkeitsprobleme z.B. durch Motoren, der Bus gestört werden und keine oder fehlerhafte Daten übertragen werden.
	<br/><br/>		<br/><br/>
	Da auf de Platine vier Luxsensoren sitzen ist es möglich die Fehler des Signals geringer zu halten, dazu wendet man den Median auf die vier Signale an. Das bedeutet, dass die Werte der Größe nach geordnet werden. Die beiden mittleren Werte, werden dann addiert und durch zwei dividiert, dadurch ist gewährleistet, dass Werte, die aus dem Rahmen fallen nicht berücksichtigt werden. Des Weiteren bietet sich an jeden der vier Sensoren mit einer Referenzlichtquelle zu kalibrieren. Dazu bietet es sich an eine Referenzlichtquelle der [https://www.ptb.de/cms/de.html Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB)] zu beziehen, die Lichtquelle wird dann mit einem geeichten optischen Spektrometer in einem vorher definierten Abstand gemessen und die Lux Werte aufgenommen. Dann wird an die Position des Spektrometers die Platine befestigt, so dass diese den gleichen Abstand zu der Referenzlichtquelle hat wie vorher das Spektrometer. Nachdem mit allen vier Sensoren der Platine die Daten aufgenommen wurden, erhalten diese einen Kalibrierfaktor, der es ermöglicht, dass die Sensoren alle die gleichen Daten messen, dies bedeutet trotzdem nicht, dass sie immer das Gleiche messen werden. Für diesen Sensor wurden allerdings keine Kalibrierfaktoren ermittelt.		Da auf der Platine vier Luxsensoren sitzen ist es möglich die Fehler des Signals geringer zu halten, dazu wendet man den Median auf die vier Signale an. Das bedeutet, dass die Werte der Größe nach geordnet werden. Die beiden mittleren Werte, werden dann addiert und durch zwei dividiert, dadurch ist gewährleistet, dass Werte, die aus dem Rahmen fallen nicht berücksichtigt werden. Des Weiteren bietet sich an jeden der vier Sensoren mit einer Referenzlichtquelle zu kalibrieren. Dazu bietet es sich an eine Referenzlichtquelle der [https://www.ptb.de/cms/de.html Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB)] zu beziehen, die Lichtquelle wird dann mit einem geeichten optischen Spektrometer in einem vorher definierten Abstand gemessen und die Lux Werte aufgenommen. Dann wird an die Position des Spektrometers die Platine befestigt, so dass diese den gleichen Abstand zu der Referenzlichtquelle hat wie vorher das Spektrometer. Nachdem mit allen vier Sensoren der Platine die Daten aufgenommen wurden, erhalten diese einen Kalibrierfaktor, der es ermöglicht, dass die Sensoren alle die gleichen Daten messen, dies bedeutet trotzdem nicht, dass sie immer das Gleiche messen werden. Für diesen Sensor wurden allerdings keine Kalibrierfaktoren ermittelt.

	==Quelltext==		==Quelltext==

Luca Di-Lillo: /* Bewertung der Sensordaten */

2019-01-17T21:06:27Z

Bewertung der Sensordaten

← Nächstältere Version		Version vom 17. Januar 2019, 23:06 Uhr
Zeile 93:		Zeile 93:
	Bedingt durch die Bestückung der kleinen Lichtsensoren, kann es vorkommen, dass diese beim Reflowprozess von ihrem Lötpad schwimmen und keinen Kontakt zur Leiterplatte haben, dadurch können keine geeigneten Messwerte aufgenommen werden können. Dieser Fehler ist leicht zu erkennen, da die gelieferten Werte immer kleiner als Null sind und somit ausgeschlossen werden können. Schwieriger wird es im weiteren Signalverarbeitungsschritt Fehler zu erkennen. Zum einen entstehen schon Fehler beim Messen der Daten und dem Verarbeiten der Daten im Verstärker. Die nächsten Fehler, die entstehen können sind beim Verarbeiten der Daten von einem analogen in ein digitales Signal. Die Wandlung der Daten ist immer fehlerbehaftet, der Quantisierungsfehler einer ADU liegt bei bis zu <math>0.5 \cdot U_{LSB} </math>. Der nächste Fehler kann durch das Versenden der Daten über den I²C Bus entstehen, dieser Bus ist sehr störanfällig dadurch bedingt kann durch Elektromagnetische Verträglichkeitsprobleme z.B. durch Motoren, der Bus gestört werden und keine oder fehlerhafte Daten übertragen werden.		Bedingt durch die Bestückung der kleinen Lichtsensoren, kann es vorkommen, dass diese beim Reflowprozess von ihrem Lötpad schwimmen und keinen Kontakt zur Leiterplatte haben, dadurch können keine geeigneten Messwerte aufgenommen werden können. Dieser Fehler ist leicht zu erkennen, da die gelieferten Werte immer kleiner als Null sind und somit ausgeschlossen werden können. Schwieriger wird es im weiteren Signalverarbeitungsschritt Fehler zu erkennen. Zum einen entstehen schon Fehler beim Messen der Daten und dem Verarbeiten der Daten im Verstärker. Die nächsten Fehler, die entstehen können sind beim Verarbeiten der Daten von einem analogen in ein digitales Signal. Die Wandlung der Daten ist immer fehlerbehaftet, der Quantisierungsfehler einer ADU liegt bei bis zu <math>0.5 \cdot U_{LSB} </math>. Der nächste Fehler kann durch das Versenden der Daten über den I²C Bus entstehen, dieser Bus ist sehr störanfällig dadurch bedingt kann durch Elektromagnetische Verträglichkeitsprobleme z.B. durch Motoren, der Bus gestört werden und keine oder fehlerhafte Daten übertragen werden.
	<br/><br/>		<br/><br/>
	Da auf de Platine vier Luxsensoren sitzen ist es möglich die Fehler des Signals geringer zu halten, dazu wendet man den Median auf die vier Signale an. Das bedeutet, dass die Werte der Größe nach geordnet werden. Die beiden mittleren Werte, werden dann addiert und durch zwei dividiert, dadurch ist gewährleistet, dass Werte, die aus dem Rahmen fallen nicht berücksichtigt werden. Des Weiteren bietet sich an jeden der vier Sensoren mit einer Referenzlichtquelle zu kalibrieren. Dazu bietet es sich an eine Referenzlichtquelle der [https://www.ptb.de/cms/de.html Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB)] zu beziehen, die Lichtquelle wird dann mit einem geeichten optischen Spektrometer in einem vorher definierten Abstand gemessen und die ~~Luxwerte~~ aufgenommen. Dann wird an die Position des Spektrometers die Platine befestigt, so dass diese den gleichen Abstand zu der Referenzlichtquelle hat wie vorher das Spektrometer. Nachdem mit allen vier Sensoren der Platine die Daten aufgenommen wurden, erhalten diese einen Kalibrierfaktor, der es ermöglicht, dass die Sensoren alle die gleichen Daten messen, dies bedeutet trotzdem nicht, dass sie immer das Gleiche messen werden. Für diesen Sensor wurden allerdings keine Kalibrierfaktoren ermittelt.		Da auf de Platine vier Luxsensoren sitzen ist es möglich die Fehler des Signals geringer zu halten, dazu wendet man den Median auf die vier Signale an. Das bedeutet, dass die Werte der Größe nach geordnet werden. Die beiden mittleren Werte, werden dann addiert und durch zwei dividiert, dadurch ist gewährleistet, dass Werte, die aus dem Rahmen fallen nicht berücksichtigt werden. Des Weiteren bietet sich an jeden der vier Sensoren mit einer Referenzlichtquelle zu kalibrieren. Dazu bietet es sich an eine Referenzlichtquelle der [https://www.ptb.de/cms/de.html Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB)] zu beziehen, die Lichtquelle wird dann mit einem geeichten optischen Spektrometer in einem vorher definierten Abstand gemessen und die Lux Werte aufgenommen. Dann wird an die Position des Spektrometers die Platine befestigt, so dass diese den gleichen Abstand zu der Referenzlichtquelle hat wie vorher das Spektrometer. Nachdem mit allen vier Sensoren der Platine die Daten aufgenommen wurden, erhalten diese einen Kalibrierfaktor, der es ermöglicht, dass die Sensoren alle die gleichen Daten messen, dies bedeutet trotzdem nicht, dass sie immer das Gleiche messen werden. Für diesen Sensor wurden allerdings keine Kalibrierfaktoren ermittelt.

	==Quelltext==		==Quelltext==

Luca Di-Lillo: /* Digitale Signalverarbeitung */

2019-01-17T21:05:32Z

Digitale Signalverarbeitung

← Nächstältere Version		Version vom 17. Januar 2019, 23:05 Uhr
Zeile 84:		Zeile 84:
	<math>V_{OMAX}=\dfrac{4.9\mu A}{100lux} \cdot E_{VMAX} \cdot R_L </math> <br/> <br/>		<math>V_{OMAX}=\dfrac{4.9\mu A}{100lux} \cdot E_{VMAX} \cdot R_L </math> <br/> <br/>

	Zuerst wir der Widerstand in Abhängigkeit der Verstärkung berechnet. VDD ist die Spannung, mit der der Sensor versorgt wird, bedingt durch die Sensorplatine sind das hier 3,3V. EVMAX ist der maximale Beleuchtungsstärkewert, der abhängig von dem Verstärkungsfaktor erreicht werden kann, in unserem Fall sind das rund 1000000 ~~lux~~. Die 100 ~~lux~~ geteilt durch 4,9 µA stehen für den angenäherten ~~Ausgangsstrombei~~ 100 ~~lux~~, dieser Wert ist wieder abhängig von der zuvor eingestellten Verstärkung, in unserem Fall ist das Medium Gain, der wie schon erwähnt bei dieser Platine nicht verändert werden kann. <br/> <br/>		Zuerst wir der Widerstand in Abhängigkeit der Verstärkung berechnet. VDD ist die Spannung, mit der der Sensor versorgt wird, bedingt durch die Sensorplatine sind das hier 3,3V. EVMAX ist der maximale Beleuchtungsstärkewert, der abhängig von dem Verstärkungsfaktor erreicht werden kann, in unserem Fall sind das rund 1000000 Lux. Die 100 Lux geteilt durch 4,9 µA stehen für den angenäherten Ausgangsstrom bei 100 Lux, dieser Wert ist wieder abhängig von der zuvor eingestellten Verstärkung, in unserem Fall ist das Medium Gain, der wie schon erwähnt bei dieser Platine nicht verändert werden kann. <br/> <br/>

	<math>E_V=\dfrac{100 lux \cdot V_{OUT}}{4.9\mu A \cdot R_{L}} </math> <br/> <br/>		<math>E_V=\dfrac{100 lux \cdot V_{OUT}}{4.9\mu A \cdot R_{L}} </math> <br/> <br/>

	Mit Hilfe der zweiten Formel wir dann die aktuelle Beleuchtungsstärke in Lux gemessen. Dazu werden die 100 ~~lux~~ durch 4,9 µA geteilt. Diese Werte kommen als angenäherter Strom bei 100 ~~lux~~ zustande. Dazu multipliziert wird die gemessene Spannung geteilt durch den Widerstand <math>R_{L} </math>. Der ermittelte Wert <math>E_{V} </math> stellt die aktuelle Beleuchtungsstärke in Lux dar.		Mit Hilfe der zweiten Formel wir dann die aktuelle Beleuchtungsstärke in Lux gemessen. Dazu werden die 100 Lux durch 4,9 µA geteilt. Diese Werte kommen als angenäherter Strom bei 100 Lux zustande. Dazu multipliziert wird die gemessene Spannung geteilt durch den Widerstand <math>R_{L} </math>. Der ermittelte Wert <math>E_{V} </math> stellt die aktuelle Beleuchtungsstärke in Lux dar.

	===Bewertung der Sensordaten===		===Bewertung der Sensordaten===

Luca Di-Lillo: /* Signalvorverarbeitung */

2019-01-17T21:04:36Z

Signalvorverarbeitung

← Nächstältere Version		Version vom 17. Januar 2019, 23:04 Uhr
Zeile 65:		Zeile 65:

	===Signalvorverarbeitung===		===Signalvorverarbeitung===
	Die Signalvorverarbeitung übernimmt ein Verstärker, im Datenblatt Amp genannt. Der Verstärker hat drei Eingänge und einen Ausgang. Ein Eingang ist die Kathode der Photodiode, die zwei weiteren Eingänge sind GB1 und GB2. Mit GB1 und GB2 lässt sich die Verstärkung einstellen. In dem Fall der hier gezeigten Sensorplatine ist GB2 immer auf 3,3 V und GB1 immer auf 0 V, so dass die Verstärkung nicht nachträglich verändert werden kann. Ist GB 2 auf 3,3 V und GB1 auf 0 V, ist der Medium Gain aktiviert [siehe Datenblatt Seite 7], mit dem Medium Gain lassen sich Lux Werte bis ca. 100000 ~~lux~~ aufnehmen. Nach dem Verstärker ist an den Knotenpunkt ein Widerstand <math> R_{L} </math> angeschlossen, der an die Masse angeschlossen ist, so dass am Knotenpunkt eine Spannung <math> V_{OUT} </math> gemessen werden kann. Der Widerstand <math> R_{L} </math> befindet sich auf der Leiterplatte und muss beim Layoutdesign ermittelt werden, dazu stellt das Datenblatt eine Formel bereit [siehe Datenblatt Ambient Light Sensor Seite 7]. <br/> <br/>		Die Signalvorverarbeitung übernimmt ein Verstärker, im Datenblatt Amp genannt. Der Verstärker hat drei Eingänge und einen Ausgang. Ein Eingang ist die Kathode der Photodiode, die zwei weiteren Eingänge sind GB1 und GB2. Mit GB1 und GB2 lässt sich die Verstärkung einstellen. In dem Fall der hier gezeigten Sensorplatine ist GB2 immer auf 3,3 V und GB1 immer auf 0 V, so dass die Verstärkung nicht nachträglich verändert werden kann. Ist GB 2 auf 3,3 V und GB1 auf 0 V, ist der Medium Gain aktiviert [siehe Datenblatt Seite 7], mit dem Medium Gain lassen sich Lux Werte bis ca. 100000 Lux aufnehmen. Nach dem Verstärker ist an den Knotenpunkt ein Widerstand <math> R_{L} </math> angeschlossen, der an die Masse angeschlossen ist, so dass am Knotenpunkt eine Spannung <math> V_{OUT} </math> gemessen werden kann. Der Widerstand <math> R_{L} </math> befindet sich auf der Leiterplatte und muss beim Layoutdesign ermittelt werden, dazu stellt das Datenblatt eine Formel bereit [siehe Datenblatt Ambient Light Sensor Seite 7]. <br/> <br/>

	<math>R_{L}=\dfrac{V_{DD} - 0.4V}{E_{VMAX}} \cdot \dfrac{100lux}{4.9\mu A} </math> <br/> <br/>		<math>R_{L}=\dfrac{V_{DD} - 0.4V}{E_{VMAX}} \cdot \dfrac{100lux}{4.9\mu A} </math> <br/> <br/>

	Setzten wir unsere Werte für das Medium Gain ein, also für <math> E_{VMAX} </math> ~~100000lux~~ und bedingt aus der Versorgungsspannung der Leiterplatte für <math> V_{DD} </math> 3.3V erhalten wir für <math> R_{L} </math> einen Wert von rund 591 Ω. Das bedeutet, dass ein 590 Ω Widerstand der E 48 Reihe in Frage kommen würde. Da der Widerstand konstant ist und der Strom variabel, ändert sich die Spannung in Abhängigkeit vom Strom. Für die weitere Verarbeitung der Daten wird die Spannung benötigt		Setzten wir unsere Werte für das Medium Gain ein, also für <math> E_{VMAX} </math> 100000 Lux und bedingt aus der Versorgungsspannung der Leiterplatte für <math> V_{DD} </math> 3.3V erhalten wir für <math> R_{L} </math> einen Wert von rund 591 Ω. Das bedeutet, dass ein 590 Ω Widerstand der E 48 Reihe in Frage kommen würde. Da der Widerstand konstant ist und der Strom variabel, ändert sich die Spannung in Abhängigkeit vom Strom. Für die weitere Verarbeitung der Daten wird die Spannung benötigt

	===Analog-Digital-Umsetzer===		===Analog-Digital-Umsetzer===

Luca Di-Lillo: /* Messkette */

2019-01-17T21:02:21Z

Messkette

← Nächstältere Version		Version vom 17. Januar 2019, 23:02 Uhr
Zeile 60:		Zeile 60:
	<br/>		<br/>
	<br/>		<br/>
	Die Messkette setzt sich aus drei Bauteilen zusammen, der Luxsensor Platine, den [https://de.wikipedia.org/wiki/Analog-Digital-Umsetzer Analog-Digital Umsetzer] (ADS 1115) und dem [https://de.wikipedia.org/wiki/Mikrocontroller Microcontroller ]([https://de.wikipedia.org/wiki/Arduino_(Plattform) Arduino]). In den drei Bauteilen befinden sich weitere elektrische Komponenten die essenziell sind, um die Daten zu verarbeiten. Im ~~folgenden~~ wird unterschieden zwischen dem Primärsensor, Signalvorverarbeitung, Analog-Digital Umsetzer, Bussystem, Digitale Signalverarbeitung und Bewertung der Sensordaten. <br/>		Die Messkette setzt sich aus drei Bauteilen zusammen, der Luxsensor Platine, den [https://de.wikipedia.org/wiki/Analog-Digital-Umsetzer Analog-Digital Umsetzer] (ADS 1115) und dem [https://de.wikipedia.org/wiki/Mikrocontroller Microcontroller ]([https://de.wikipedia.org/wiki/Arduino_(Plattform) Arduino]). In den drei Bauteilen befinden sich weitere elektrische Komponenten die essenziell sind, um die Daten zu verarbeiten. Im Folgenden Abschnitt wird unterschieden zwischen dem Primärsensor, Signalvorverarbeitung, Analog-Digital Umsetzer, Bussystem, Digitale Signalverarbeitung und Bewertung der Sensordaten. <br/>
	=== Primärsensor ===		=== Primärsensor ===
	Der Primärsensor ist eine [https://de.wikipedia.org/wiki/Photodiode Photodiode]. Trifft Licht in Form eines Photons auf die Diode, werden Elektronen aus dem Material der Diode rausgelöst und es entsteht ein kleiner aber messbarer Strom. Da jedes Photon im Licht genau ein Elektron aus dem Material in der Diode herauslöst, lässt sich erkennen, dass die Intensität des Lichtes beeinflusst, wie hoch der Stromfluss ist. Das bedeutet, je größer der Stromfluss, desto größer ist die Beleuchtungsstärke, da gleichzeitig der Lichtstrom größer ist und die Beleuchtungsstärke direkt vom Lichtstrom (Lumen) abhängig ist.		Der Primärsensor ist eine [https://de.wikipedia.org/wiki/Photodiode Photodiode]. Trifft Licht in Form eines Photons auf die Diode, werden Elektronen aus dem Material der Diode rausgelöst und es entsteht ein kleiner aber messbarer Strom. Da jedes Photon im Licht genau ein Elektron aus dem Material in der Diode herauslöst, lässt sich erkennen, dass die Intensität des Lichtes beeinflusst, wie hoch der Stromfluss ist. Das bedeutet, je größer der Stromfluss, desto größer ist die Beleuchtungsstärke, da gleichzeitig der Lichtstrom größer ist und die Beleuchtungsstärke direkt vom Lichtstrom (Lumen) abhängig ist.

Luca Di-Lillo: /* Schaltung */

2019-01-17T20:59:58Z

Schaltung

← Nächstältere Version		Version vom 17. Januar 2019, 22:59 Uhr
Zeile 32:		Zeile 32:
	Für die Schaltung sind drei Bauteile nötig. Zum einen die Luxsensor Platine, auf der sich die vier Luxsensoren befinden.		Für die Schaltung sind drei Bauteile nötig. Zum einen die Luxsensor Platine, auf der sich die vier Luxsensoren befinden.
	Das zweite Bauteil ist eine Leiterplatte auf der sich der Analog-Digital Umsetzer (ADU) befindet. Ausgewählt wurde ein Analog-Digital Umsetzer des Unternehmens Adafruit. Dies hat mehrere Gründe, die Luxsensor Platine hat vier analoge Ausgänge, deshalb wurde ein ADU benötigt auf dem sich ein Multiplexer befindet. Alternativ hätte es die Möglichkeit gegeben an jeden analogen Ausgang der Sensorplatine, einen eigenen ADU anzuschließen, dies hätte allerdings den Nachteil, dass sich die Anzahl der Bauteile vervierfachen würde und somit die Anschaffungskosten der Bauteile steigen. Des Weiteren gibt die Luxsensor Platine eine Spannung im milli Volt Bereich aus, deshalb war es nötig ein ADU zu verwenden der solche geringen Spannungen verarbeiten und verstärken kann. Ein Weiteren Vorteil ist, dass Leiterplatten von Adafruit speziell für den Einsatz mit einem Arduino oder vergleichbaren Microcontroller konzipiert sind und eine kompatible Library mitlieft, die eine schnelle Programmierung ermöglicht.		Das zweite Bauteil ist eine Leiterplatte auf der sich der Analog-Digital Umsetzer (ADU) befindet. Ausgewählt wurde ein Analog-Digital Umsetzer des Unternehmens Adafruit. Dies hat mehrere Gründe, die Luxsensor Platine hat vier analoge Ausgänge, deshalb wurde ein ADU benötigt auf dem sich ein Multiplexer befindet. Alternativ hätte es die Möglichkeit gegeben an jeden analogen Ausgang der Sensorplatine, einen eigenen ADU anzuschließen, dies hätte allerdings den Nachteil, dass sich die Anzahl der Bauteile vervierfachen würde und somit die Anschaffungskosten der Bauteile steigen. Des Weiteren gibt die Luxsensor Platine eine Spannung im milli Volt Bereich aus, deshalb war es nötig ein ADU zu verwenden der solche geringen Spannungen verarbeiten und verstärken kann. Ein Weiteren Vorteil ist, dass Leiterplatten von Adafruit speziell für den Einsatz mit einem Arduino oder vergleichbaren Microcontroller konzipiert sind und eine kompatible Library mitlieft, die eine schnelle Programmierung ermöglicht.
	Das dritte Bauteil ist ein Microcontroller in dieser Schaltung wurde ein Microcontroller des Unternehmens Atmel (heute Microchip) verwendet, der sich auf einer Arduino Leiterplatte von Arduino befindet und mit dem Arduino Bootloader betrieben wird. Diese Schaltung lässt sich mit dem gleichen Quelltext auf die meisten Microcontroller auf Arduino Basis übertragen. In diesem Beispiel wurde ein Arduino Uno verwendet, im Video wird ein Arduino Mega benutzt, um zu demonstrieren, dass beide Plattformen den Betrieb ~~unterstüzen~~.		Das dritte Bauteil ist ein Microcontroller in dieser Schaltung wurde ein Microcontroller des Unternehmens Atmel (heute Microchip) verwendet, der sich auf einer Arduino Leiterplatte von Arduino befindet und mit dem Arduino Bootloader betrieben wird. Diese Schaltung lässt sich mit dem gleichen Quelltext auf die meisten Microcontroller auf Arduino Basis übertragen. In diesem Beispiel wurde ein Arduino Uno verwendet, im Video wird ein Arduino Mega benutzt, um zu demonstrieren, dass beide Plattformen den Betrieb unterstützen.

	{\| class="wikitable"		{\| class="wikitable"

Luca Di-Lillo am 17. Januar 2019 um 20:59 Uhr

2019-01-17T20:59:38Z

← Nächstältere Version		Version vom 17. Januar 2019, 22:59 Uhr
Zeile 7:		Zeile 7:


	Mit Hilfe eines Lux Sensors, lässt sich die Beleuchtungsstärke der Umgebung messen. Anders als bei der Leuchtdichte kann der Mensch nicht abschätzen wie groß die Beleuchtungsstärke in einem Raum ist, deshalb muss gemessen werden. Natürlich kann und muss die Leuchtdichte für eine korrekte Aussage auch gemessen werden, allerdings kann der Mensch erkennen, dass die Leuchtdichte direkt im Zentrum einer Leuchte größer ist als auf einem Tisch auf dem das Licht der Leuchte fällt, jedoch kann der Mensch keine Aussage treffen an welchem Punkt eine größere Beleuchtungsstärke ist. Die Beleuchtungsstärke Lux [lx], setzt sich aus dem Lichtstrom in Lumen [lm] und der Fläche in [m²] zusammen. <br/> <br/>		Mit Hilfe eines Lux Sensors, lässt sich die Beleuchtungsstärke der Umgebung messen. Anders als bei der Leuchtdichte kann der Mensch nicht abschätzen wie groß die Beleuchtungsstärke in einem Raum ist, deshalb muss gemessen werden. Natürlich kann und muss die Leuchtdichte für eine korrekte Aussage auch gemessen werden, allerdings kann der Mensch erkennen, dass die Leuchtdichte direkt im Zentrum einer Leuchte größer ist als auf einem Tisch, auf dem das Licht der Leuchte fällt, jedoch kann der Mensch keine Aussage treffen an welchem Punkt eine größere Beleuchtungsstärke ist. Die Beleuchtungsstärke Lux [lx], setzt sich aus dem Lichtstrom in Lumen [lm] und der Fläche in [m²] zusammen. <br/> <br/>

	<math>1 lx = \dfrac{ 1lm }{1 m^2} </math> <br/> <br/>		<math>1 lx = \dfrac{ 1lm }{1 m^2} </math> <br/> <br/>