Elektronik Ingenieur

3/2022 – 10/2022

Entwurf und Design einer Platine für die Erfassung analoger Signale eines Ultraschall Anemometers für Anwendungen im Bereich Meteorologie und Klima Forschung.

Ziel des Projektes war die Sammlung von Daten aus unterschiedlichen Sensoren die ein Ultraschall Anemometer ergänzen, z.B Temperatur, Feuchte usw. Basierend auf ein Multiplexed Data Sampling Architecture. Das System kann bis zu 8 differenzierte Kanäle sequenziel erfassen. Zusätzlich gehören noch zwei digitale Zähler dazu, die die Erfassung von Reed Sensoren wie z.B eine Regenwippe ermöglichen.
Im ersten Schritt werden die Analogen Signale durch einen Multiplexer geführt, indem nur einer der Eingänge ausgewählt und weiter verarbeitet wird.
Anschließend werden die Signale von einem PGA (Programmable Gain Amplifier) verstärkt. Der Verstärkungspegel ist einstellbar durch die Software und hängt davon ab wie groß die maximale Amplitude eines Signals ist.
Das Board ist für Signale mit Amplituden von +-200mV bis +-10V konzipiert.
In der Signal Kette nach der Pegel Anpassung folgt ein Analog – Digital Treiber und anschließend der 20 Bit Analog-Digital Wandler.
Zusätzlich verfügt das System über ein Kalibrierverfahren in dem am Eingang eine interne konstante Referenz Spannung angespeist wird, die für die Bestimmung der Übertragungsfunktion (Steigung & Offset) des Verstärkers dient. Dadurch wird die Genauigkeit der Signalerfassung weiter optimiert.
Die digitale Steuerung aller Module, sprich Multiplexer Steuerung, System Kalibrierung, ADC Wandler und serielle Kommunikation mit dem Prozessor Board des Anemometers übernimmt ein FPGA Chip.
Zuletzt, gehört zu dem System eine galvanisch getrennte Stromversorgung die alle notwendigen Spannungen erzeugt.

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