Jak zapewnić dokładne pomiary czujników BMP085, DHT11 i DS18B20 w plastikowej obudowie?

Sun Apr 27, 2014 1:58 pm   

Załóżmy taką sytuację:

Mamy płytkę np. z następującymi czujnikami:
1) BMP085/BMP180 (ciśnienie atmosferyczne, temperatura)
2) DHT11/DHT22 (wilgotność powietrza, temperatura)
3) DS18B20 (temperatura)

Na samej płytce nie ma elementów, które by się mocno grzały. Te, które
podczas pracy stają się trochę cieplejsze, nie znajdują się w
bezpośrednim sąsiedztwie sensorów.

Płytkę instalujemy wewnątrz nieuszczelnionej obudowy. Załóżmy, że jest
to plastikowa obudowa z paroma rzędami otworów wentylacyjnych albo
obudowa na szynę DIN, która jest częściowo otwarta (przepusty na kable,
otwory na śruby zacisków).

Czy czujniki zainstalowane wewnątrz takiej obudowy będą pokazywały
prawidłowe wartości temperatury, wilgotności powietrza i ciśnienia? A
może powinno się nawiercić im dodatkowe otwory wentylacyjne w ich
bezpośrednim sąsiedztwie, albo wręcz wyprowadzić je na zewnątrz obudowy?

Sun Apr 27, 2014 3:03 pm   

"Atlantis" <marekw1986NOSPAM@wp.pl> wrote in message
news:ljj2er$l8f$1@portraits.wsisiz.edu.pl...

Ułożyłbym projekt płytki tak, aby *wszystkie* komponenty które się
w jakikolwiek sposób grzeją znajdowały się po jednej stronie, czujniki
po drugiej. Teraz w obudowie płytkę umieściłbym pionowo, czujniki
na dole, elementy mocy na górze. Obudowę robisz z otworami tylko
na górze i na dole. Całość projektujesz tak jak projektuje się kominy :)

Wykorzystujesz w ten sposób naturalną konwekcję powietrza i te
elementy mocy robią w roli "wentylatora" który pogrzewa powietrze
w górze obudowy, zaczyna się ono unosić do góry i wylatywać przez
otwory w górnej jej części a tym samym z dołu będzie do obudowy
napływać świeże powietrze o *aktualnej* temperaturze i wilgotności.

Trzeba też uważać na to, że typowy laminat szklany w połączeniu
z płaszczyznami masy/zasilania z miedzi będzie bardzo dobrze
przewodził ciepło od elementów mocy, nawet "w dół", a więc jeśli
czujniki są termicznie sprzężone z płytką na którą są wlutowane
(elementy SMD?) to warto podzielić płytkę na dwie części jakimiś
szparami które ograniczą transmisję ciepła wzdłuż powierzni PCB.

Sun Apr 27, 2014 3:42 pm   

W dniu 2014-04-27 17:03, Pszemol pisze:


W moich warunkach to będzie trudne. Jeszcze nie zgłębiłem tajników
własnoręcznego wykonywania płytek dwustronnych, nie zawsze też mam
ochotę zamawiać płytkę w wytwórni, gdy chodzi o jakiś prosty projekt na
własne potrzeby, wykonywany w 1-2 sztukach.
Jestem też ograniczony przez dostępne (i posiadane) elementy.

W chwili obecnej jedna rzecz się zgadza - grzejące się elementy i
czujniki znajdują się po przeciwnych stronach płytki. Przy czym to co
może się grzać jest na dole (SMD) a czujniki na górze (montaż
przewlekany). Przy czym to grzanie się należy traktować symbolicznie -
na płytce nie ma żadnych elementów mocy. Jedynym elementem, który
pobiera trochę więcej prądu (i przez to staje się trochę ciepły) jest
ENC28J60. Do tego dochodzi stabilizator 3,3V.

Czujniki nie dosyć, że nie sąsiadują bezpośrednio z tymi ciepłymi
podzespołami i leżą po przeciwnej stronie płytki, to jeszcze zostały
rozmieszczone przy jej brzegu. Płytka została zaprojektowana z myślą o
zamontowaniu w obudowie na szynę DIN, a więc sensory znajdą się w
pobliżu szczeliny na kable.

Czy takie podejście jest na tyle właściwe, by odczyty można było uznać
za wiarygodne? Oczywiście nie mówię tutaj o profesjonalnym sprzęcie
naukowym, ale amatorskim urządzeniu do rejestrowania temperatury,
ciśnienia i wilgotności w warunkach domowych.

Sun Apr 27, 2014 6:32 pm   

Mam sterownik, w obudowie Fibox Cardmaster. Obudowa zasadniczo jest
szczelna - ale bez przesady.

Wewnątrz są 2 termometry DS. Jeden, jest mocowany do PCB od "spodu" i
wystaje przez otworek wywiercony w tylnej ściance obudowy - ten ma
mierzyć z założenia temp. otoczenia.

Drugi - jest wewnątrz w okolicy wyświetlacza LCD (w celu korygowania
kontrastu, ew. włączenia podgrzewania LCD w temp. mocno ujemnych).

Termometr pierwszy - mimo, że jest praktycznie na zewnątrz (obudowa
czujnika wystaje na ok.4mm - tak, żeby pomiędzy nią, a obudową
sterownika nie było dziury) wskazuje zazwyczaj temperaturę o ok. 1-2 st.
wyższą niż rzeczywista temperatura zewnętrzna. Powodem jest jak się
domyślam przenikanie ciepła przez otworek, w który tkwi termometr. Sam
sterownik mocno wewnątrz się nie nagrzewa - ale jednak przetwornica oraz
reszta elektroniki coś tam lekko grzeje. Ręką się nie wyczuwa ciepła -
ale widocznie jest to i tak wystarczająco dużo, żeby spowodować taki efekt.

Natomiast termometr umieszczony przy LCD - czyli de facto "w środku"
urządzenia pokazuje kolejne 1-2 st. wyżej.

(całość jest na dworzu, ale zamknięta w dużej plastykowej skrzyni, więc
wiatr nie rzutuje).

Sun Apr 27, 2014 7:45 pm   

Sprawdź jaka moc wydziela się w czujniku i policz o ile wzrasta
temperatura jego struktury.

Paweł

Sun Apr 27, 2014 7:55 pm   

W dniu 2014-04-27 15:58, Atlantis pisze:

Obejrzyj sobie swoją płytkę kamerą termowizyjną - zobaczysz, że grzeje
sie prawie wszystko, a są elementy które o grzanie się wcale byś nie
podejrzewał, i jakie masz różnice temperatur (ze względu na niewielkie
oddawanie ciepła do otoczenia - drobne elementy małej mocy mogą mieć
znaczne temperatury, niewyczuwalne przy macaniu - bo wtedy im znacznie
poprawiasz oddawanie ciepła).


--
| Bartłomiej Kuźniewski
| sibi@drut.org GG:23319 tel +48 696455098 http://drut.org/
| http://www.allegro.pl/show_user_auctions.php?uid=338173

Sun Apr 27, 2014 8:33 pm   

W dniu 2014-04-27 21:55, BartekK pisze:


Ok, to teraz inne pytanie przychodzi mi do głowy. W jakim stopniu ma to
znaczenie? Bo przy takim ujęciu sprawy, to równie dobrze mógłbym się
doszukiwać problemu w paru rezystorach i stabilizatorze na moduliku z
BMP085.

Czy w nieszczelnej obudowie (typowa na szynę DIN) z wieloma otworami
przekłamanie będzie na tyle małe, by urządzenie mogło konkurować z
chińskimi "stacjami pogodowymi" z Allegro?

Sun Apr 27, 2014 10:04 pm   

On Sun, 27 Apr 2014 15:58:51 +0200, Atlantis <marekw1986NOSPAM@wp.pl>
wrote:


Jeśli chcesz mierzyć temp. na zew. to tylko przez domek meteo
(zasada podwojnego stropu).

--
Marek

Mon Apr 28, 2014 5:47 am   

Atlantis <marekw1986NOSPAM@wp.pl> wrote:

Mam taką stację: stacja z czujnikiem wewnętrznym + czujnik zewnętrzny.

1) W pokoju oba czujniki wykazują różnicę temp. max 0.1 C
2) Na zacienionym balkonie, ale w polu widzenie nasłoneczniona elewacja,
różnica nawet >3 C Czujnik zewnętrzny - biała obudowa, ma zawsze
niższą temperaturę.

Mon Apr 28, 2014 10:04 am   

W dniu 2014-04-27 22:33, Atlantis pisze:

powoduje wzrost temperatury mierzonej wewnątrz obudowy (podobnie jak u
ciebie - przewiewnej, a Ds18b20 na samym roku płytki, przy kratce) o
prawie 2-3'C po kilku minutach i przy temperaturze pokojowej, a tym
wyższy błąd - im wyższa temperatura otoczenia. A całość pobiera ledwo
120mA przy 5v, czyli biedne 0.6W w ciepło - chciałoby się powiedzieć
"nic" a jednak. Zresztą ciepło i ciepło sobie nie równe, możesz mieć
element który wydziela dużą moc, ale ma dobre chłodzenie i podgrzewa
powietrze o niewiele, albo element który mocno się grzeje -np żarówka -
ale prawie całe ciepło promieniuje w IR zamiast w podgrzewanie powietrza
(i to IR będzie ci czarnego DSa podgrzewać znacznie mocniej)


--
| Bartłomiej Kuźniewski
| sibi@drut.org GG:23319 tel +48 696455098 http://drut.org/
| http://www.allegro.pl/show_user_auctions.php?uid=338173

Mon Apr 28, 2014 11:18 am   

W dniu 2014-04-28 12:04, BartekK pisze:

dokładnie, u mnie niegrzejący się układ też wskazuje 2 stopnie więcej po
nagrzaniu i nie mam żadnych elementów mocy... KTY81

Mon Apr 28, 2014 5:44 pm   

W dniu 2014-04-28 13:18, tusk, donald tusk pisze:


Hmm... Tak sobie właśnie uświadomiłem, że u mnie cyrkulacja powietrza
będzie występowała. Układ będzie zamontowany w obudowie na szynę DIN,
która ma szczeliny u góry i u dołu. Większość potencjalnie cieplejszych
elementów (ENC60J28, przetwornica) po zamontowaniu obudowy na ścianie
znajdzie się u góry. Na dole pozostanie ATmega i stabilizator, ale po
przeciwnej stronie płytki niż czujniki.
Ciepłe powietrze powinno unosić się do góry i uciekać przez szczelinę.
Na jego miejsce, przez dolną szczelinę będzie napływało powietrze o
temperaturze pokojowej. Czyli chyba wszystko powinno być w porządku.

Hmm... Może jednak powinienem sobie odpuścić dodawanie wyświetlacza LCD,
skoro jego podświetlanie może znacząco wpłynąć na wynik, a przez
większość czasu wartości i tak będą odczytywane zdalnie?

Mon Apr 28, 2014 7:26 pm   

W dniu niedziela, 27 kwietnia 2014 17:03:18 UTC+2 użytkownik Pszemol napisał:



Mozna nawiercic laminat gesto otworami fi 2-5mm, oczywiscie bez masy. Ale trzeba dogadac sie z wykonawca aby otwory nie byly metalizowane.

Fri May 02, 2014 10:50 am   

Dnia Sun, 27 Apr 2014 15:58:51 +0200, Atlantis napisał(a):

Czujnikowi cisnienia wystarczy drobna nieszczelnosc.
Ale potrafi byc czuly na temperatury, w tym i gradienty.

Czujnik wilgotnosci wymaga stalej wymiany powietrza. I temperatury nie
odbiegajacej od otoczenia.

termometr to sam wiesz - wentylacja powinna byc dobra, bo inaczej
elektronika podgrzeje obudowe.

J.

Fri May 02, 2014 11:11 am   

On 28-04-2014 19:26, leming.show@gmail.com wrote:


Całkowicie niekompetentna porada, na PCB praktycznie ciepło przewodzone
jest przez płaszczyzny miedzi, laminat szklany ma przewodność podobną
do tworzyw sztucznych, czyli jest w grupie izolatorów ciepła.
K.