dB(A)-online

Die Lärmpegelmessung mit einfachen Mitteln ist aktuell wie selten zuvor. In den letzten Jahren wurde die ZELLE mit dem Messmodul Lärm vom allem im Schulunterricht eingesetzt, um die Lärmbelastung offline zu messen. Die ZELLE wird inzwischen leider nicht mehr produziert, weil einige der verwendeten Bauteile nicht mehr erhältlich sind. In Zusammenarbeit mit dem Deutschen Fluglärmdienst e.V. (www.dfld.de/MessStation.html) wurde das neue Interface dB(A)-online entwickelt. Es ist für den stationären Einsatz an einem PC gedacht und überträgt die Daten von einem oder zwei Lärmsensoren an den PC.

Ansteuerung mit VB

Die aktuelle Betriebssoftware dB(A)-online 2.0 unterstützt die Messung an zwei Kanälen. Nach dem Einschalten verwendet das Gerät zunächst nur einen Sensor. Der Messbereich ist 0-2,5 V. Messwerte werden intern im Millisekundentakt erfasst und nach einer Vorauswertung des Maximalwerts im Messzeitraum alle 600 ms als ein Byte an den PC gesandt. Das Messverfahren schließt aus, dass Schallereignisse zwischen den Abtastpunkten übergangen werden.

Die Schnittstellenparameter sind 9600,N,8,1. Es werden einzelne Bytes gesendet. Die Umrechnung der Zahlenwerte (Bereich 0-255) in Lärmpegel erfolgt für den Lärmsensor nach der Formel: L/dB=(Bytewert-50)/2. Das folgende Programmbeispiel für Visual Basic zeigt sowohl die Einkanal- wie auch die Zweikanalmessung.

Bei der Einkanalmessung brauchen nur einzelne Bytes im Abstand von 600 ms empfangen und ausgewertet werden. Die Auswertung erfolgt in einer Timerprozedur mit einem Intervall von 600 ms.

  If (Channel = 1) Then

    D = READBYTE

    L = (D - 50) / 2

    Text1.Text = "  " + Str$(L) + " dB(A)"

  End If

Listing 1: Einkanalmessung

Im Zweikanal-Modus dagegen werden jeweils vier Bytes gesendet: Messung, 1, Wert1, 2,Wert 2, Messung, 1, Wert1, 2,Wert 2 usw. Die zusätzlichen Bytes "1" und "2" dienen zur eindeutigen Zuordnung der Messkanäle.

  If (Channel = 2) Then

    Do While (READBYTE <> 1)

      DoEvents

    Loop

    D = READBYTE

    L = (D - 50) / 2

    Text1.Text = "  " + Str$(L) + " dB(A)"

    Do While (READBYTE <> 2)

      DoEvents

    Loop

    D = READBYTE

    L = (D - 50) / 2

    Text2.Text = "  " + Str$(L) + " dB(A)"

  End If

Listing 2: Zweikanalmessung

Für die Umschaltung in den Zweikanal-Modus gilt folgendes Protokoll: Der PC sendet zunächst ein Escape-Zeichen (Byte 27). Wenn es vom Interface empfangen wurde, sendet dieses ebenfalls 27 zurück. Danach sendet der PC ein Byte 2 als Kommando zur Umschaltung in den Zweikanalmodus. Entsprechend schaltet ein Kommando in den Einkanalmodus zurück. Bei der Umschaltung ist zu beachten, dass die Unterbrechung durch den PC normalerweise mitten in einen Messzeitraum fällt. Das Interface führt dann die aktuelle Messung noch aus, sendet seine Daten und danach erst das Zeichen 27. Man muss also bis zu fünf Zeichen abwarten, bis ein Byte 27 erscheint. Außerdem kann das Interface zu ganz bestimmten Zeitpunkten "taub" für die Unterbrechung sein, so dass der Versuch wiederholt werden muss.

Private Sub Command2_Click()

  Timer1.Enabled = False

  Text1.Text = ""

  Text2.Text = ""

  ok = False

  Do Until (ok = True)

    SENDBYTE 27

    For n = 1 To 5

      If (READBYTE = 27) Then

        ok = True

        Exit For

      End If

    Next n

    DoEvents

  Loop

  DELAY 100

  SENDBYTE 2

  Channel = 2

  Timer1.Enabled = True

End Sub

Listing 3: Umschaltung in den Zweikanalmodus

Das vollständige Beispielprogramm kann hier geladen werden: dbaonline.zip (35 K). Der Zugriff auf die RS232 erfolgt über die RSLINE.DLL aus dem "Handbuch der PC-Mess- und Steuertechnik", die zuvor in das Windows-Verzeichnis kopiert werden sollte. Bei der Initialisierung der Schnittstelle wurde die DLL-Funktion TIMEOUTS 600 verwendet, um eine maximale Wartezeit auf ein neues Zeichen von 600 ms einzustellen. Dies ist in allen Fällen wichtig, wo ein Interface ohne direkte Aufforderung durch den PC Daten sendet. Falls beim Aufruf von READBYTE kein Zeichen empfangen wird, wird diese Funktion nach der Timeout-Zeit mit dem Ergebnis -1 verlassen. Im vorliegenden Programmbeispiel wird die Timerprozedur alle 600 ms gestartet, sodass keine langen Wartezeiten anfallen sollten.

Einsatzbereiche

Das Gerät wurde in erster Linie für den Deutschen Fluglärmdienst e.V. entwickelt, der Online-Messungen an verschiedenen Orten in der Bundesrepublik durchführt und im Internet veröffentlicht. Die Mitglieder des Vereins beteiligen sich so an einer flächendeckenden Erfassung der Belastungen durch den Fluglärm. Dazu ist im Allgemeinen nur ein Sensor erforderlich, der im Freien angebracht werden muss.

Zweikanalmessungen

Zweikanalmessungen sind vor allem dann interessant, wenn gleichzeitig die Lärmbelastung im Haus erfasst werden soll. Man kann so sehr einfach die Schallisolierung der Fenster messen. Diese Betriebsart war übrigens bei der alten ZELLE nicht möglich. Zwar konnten bis zu vier Sensoren angeschlossen werden, die spezielle Software zur Vorauswertung der Einzelmessungen unterstütze jedoch nur einen Kanal. Inzwischen wird ein neuerer und leistungsfähigerer Mikrocontroller eingesetzt, der zwei Sensoren parallel abfragen kann.

Das Messmodul Lärm

Das Messmodul Lärm verwendet ein Kondensatormikrofon, einen integrierten Vorverstärker mit einem A-Filter, Messwertgleichrichter und Logarithmierer. Das Gerät wird bei Modulbus kalibriert und erreicht eine Messgenauigkeit von besser als 2 dB. Es ist nicht eichfähig, was bei einem Gerät dieser Preisklasse nicht zu erreichen wäre. Die Genauigkeit reicht aber für den vorgesehenen Zweck durchaus, denn Flugzeuge erzeugen einen Anstieg des Geräuschpegels um bis zu 60 dB und mehr.

Das Verbindungskabel des Messmoduls kann ohne Einbuße an Genauigkeit verlängert werden. Da nur die Betriebsspannung und eine Messspannung im Bereich 0 bis 2,5 V übertragen wird, darf das Kabel auch länger als 20 m werden. Das gleiche gilt für die serielle Verbindung zum PC. Die Übertragungsrate von 9600 Baud lässt Kabellänge bis ca. 50 m zu.

Andere Sensoren

Das Interface dB(A)-online eignet sich übrigens auch für andere Sensoren, die ursprünglich für die ZELLE entwickelt wurden. Alle Messwerte durchlaufen zwar die spezielle Lärmpegel-Auswertung, was jedoch bei langsam veränderlichen Sensorsignalen keine Änderung ergibt, da praktisch nur der Maximalwert im Messzeitraum von 600 ms gesucht wird. Es können also problemlos Sensoren für die Größen Temperatur, pH-Wert oder Beleuchtungsstärke eingesetzt werden. Damit ersetzt das Gerät für einige Anwendungen die ZELLE.

Stromversorgung

Da der nun verwendete AVR-Mikrocontroller einen sehr geringen Strombedarf hat, ist in einigen Fällen sogar der Betrieb ohne zusätzliche Stromversorgung möglich. Dazu müssen nur die Leitungen DTR und RTS an der RS232-Schnittstelle per Software eingeschaltet werden, wie es auch das oben vorgestellte Programm zeigt. Gerade für den Einsatz im Schulunterricht entfällt daher das bekannte Problem leerer Batterien oder nicht passender Netzgeräte. Wenn allerdings Sensoren mit einem erhöhten Strombedarf verwendet werden, muss ein Steckernetzgerät mit 9...12V verwendet werden.

Weitere Informationen zum Thema:

Deutscher Fluglärmdienst e.V.: www.dfld.de/MessStation.html
Handbuch der PC-Mess- und Steuertechnik: www.B-Kainka.de/pcmess.htm
AK-Modul-Bus Online-Shop: www.ak-modul-bus.de/shop