Datenerfassung

Ladeelektronik, Messgeräte, Steuerungen etc.

Datenerfassung

Beitragvon jb79 » Fr 20. Mär 2009, 11:56

Update 08.05.2009: Hier findet sich eine aktuelle Bug/Featureliste

Nachdem Bernd immer wieder so schöne Meßaufbauten macht und dann genau dann ein Nickerchen macht wenns spannend ist :lol: hab ich mir gedacht man sollte diese Werte irgendwie festhalten.

Dafür benötigt man eine genaue Meßwerterfassung (Drehzahl, Strom und Spannungswert), die die erfaßten Daten auch abspeichert bzw. an einen PC weiterleitet und alternativ auch anzeigen kann. Zu dem Thema fällt mir gleich wieder mein PIC ein, an dem ich gestern bis 0:45 fluchenderweise gesessen bin. Wollte zwei Analogspannungen (0-5V) per PWM ausgeben, die jeweils mit 2 Tastern einstellbar sein sollten, leider hat das nur mit einem Kanal funktioniert, sobald der zweite dazukommen sollte hat sich der von selbst "weggedimmt" und hin und wieder scheinbar zufällig eingeschaltet. :shock:
Sowas sollte mit einem Power-Mosfet, der irgendwas was mehrere Ampere ziehen kann (Drosselspulen, Motoren, starke Lampen) eher nicht passieren, sonst könnte das die Schaltung evtl. zerstören. Hab aber nach einem genauerem Studium des Pic Datenblattes eine Vermutung, leider aber wohl dieses Wochenende zu wenig Zeit um dem nachzugehen.

Trotzdem möchte ich meine Idee für die Meßdatenerfassung mal festhalten.
Die von mir verwendeten Pics (PIC16F873 und PIC16F876) haben 5 Eingänge mit Analog/Digitalwandler, sowie 2 Digitalports mit je 8 Leitungen, auf dessen Pins aber noch Sonderfunktionen wie 2 PWM Ausgänge (für die Ausgabe von Analogspannungen mittels eines RC/Gliedes), eine serielle Schnittstelle, einem I²C Bus usw. Wenn man einen externen Speicher anschließen will, die serielle Schnittstelle nutzt und dann noch ein Display und ein Tastenfeld anschließt wirds schon recht knapp mit den Pins, allerdings gibts ja noch die Exemplare mit 40 Pins, die haben 8 zusätzliche Digitalpins (z.B. für die Tastatur) und 3 weitere Analogeingänge für weitere Daten.

Für die Meßwerterfassung würde ich also mal folgendes vorschlagen:
Eingänge:
Strom vom Generator (kleiner Shuntwiderstand in der Masseleitung vom Generator)
Spannung vom Generator
Drehzahlimpulse (Erfassung per Lichtschranke, kleinem Magnet und Spule, evl. auch per über Frequenzmessung des Wechselstroms)
optional Anschluß eines Windmessers, der die Windgeschwindigkeit und Richtung übergeben kann

Verarbeitung: Daten erfassen und auf intenem oder externem Speicher ablegen
Meßintervall so 1-5s, zwischen den Messungen, die nur µs bis ms dauern kann man den Pic zum Stromsparen in einen Schlafmodus legen (geht wohl nur ohne Livedatenübertragung per serieller Schnittstelle, weil die sonst einen Timeoout macht).
Bedienung (Maximalwertabfrage, sonstiges) per Tastenfeld

Ausgänge:
LCD Anzeige, die die aktuellen Werte anzeigt, Umschaltung auf Maximalwerte möglich
externer Speicherbaustein damit längerfristig Werte abgespeichert werden können (hab da was gelesen, daß man evtl. mit nem PIC eine SD Karte beschreiben kann), ansonsten eben auf einem externen EEPROM (über I²C Bus).
serielle Schnittstelle, die über die die Daten live zu einem PC gesendet werden, dort muß dann nur noch ein Logprogramm laufen. Auch das spätere Verbinden per serieller Schnittstelle und senden von im externen Speicher abgelegten Daten (falls das mit der SD Karte nicht hinhaut) wäre denkbar.
Modernere Pics (18Fxxxx) haben teilweise sogar einen USB Port, den man für die PC Verbindung nutzen könnte, denke aber bei den paar Meßwerten reicht auch eine serielle Verbindung, die normalerweise auch ein bedeutend längeres Kabel haben kann. Wenn sowieso ein Server oder sowas im Haus rennt und der auch noch günstig in der Nähe vom Meßobjekt steht...
Weitere Idee: haben nicht die WRT54G eine serielle Schnittstelle? Wenn es gelingen würde die so anzusprechen, daß man die Daten per LAN/WLAN an einen Server schickt dann wären auch größere Entfernungen zwischen Windrad und Meßdaten-PC kein Problem.


So jetzt hab ich mal wieder etwas sehr weit ausgeholt, werde mal klein anfangen und erstmal die Meßwerterfassung (Hardware) ordentlich hinzubekommen. Wenn das hinhaut, dann kommt das Display und eine Datenspeicherung/Datenübertragung per RS232 dran.

Gibts noch Ideen, was an Meßwerten noch für den C- Rotor relevant ist?
lg Jürgen
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Re: Datenerfassung

Beitragvon Bernd » Fr 20. Mär 2009, 18:04

Hallo Jürgen
Ich freue mich sehr über deine Begeisterung zur Entwicklung der Elektronik die wir für eine
Messwerterfassung rund um die Windenergie benötigen. Nur mit Hilfe solcher langfristiger
Messwertreihen kann man einen Rotor gezielt optimieren. Ohne solche Messungen erfolgt
alles nur aus dem Bauch heraus.
Ich finde deine Idee die Messwerte für : Spannung, Strom, Drehzahl und Windgeschwindigkeit
zu erfassen, sehr gut. Es deckt sich mit dem was ich persönlich auch erfassen würde. Die Idee
die Rotordrehzahl aus der Frequenz des Wechselstroms zu erfassen gefällt mir sehr gut, denn
dadurch entfällt zusätzliche Sensorik.

Grüsse

Bernd
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Re: Datenerfassung

Beitragvon jb79 » Fr 20. Mär 2009, 18:43

So, hab jetzt ein bißchen Assembler programmiert und nun endlich das mit den 2 PWM Ausgängen hinbekommen. Damit kann ich mit 4 Tastern (jeweils 2 pro Kanal) einen Power-Mosfet schalten, der dann z.B. eine dicke Lampe mit 12V/60W dimmen kann ohne nennenswerte Erwärmung. Leider hab ich dabei wohl einen der PWM Ausgänge gekillt als ich mit dem falschen Kabel drangegangen bin. :( Zum Glück hab ich noch einen von diesem Typ und 4 weitere von einem anderen Typ (mit doppeltem Speicher).
Werd mir jetzt wohl noch ne erweiterte Adapterprint für Port C bauen, auf der gleich zwei FETs incl. Ansteuerung drauf sind.

An die Meßwerterfassung mach fang ich dann nächste Woche an.
lg Jürgen
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Re: Datenerfassung

Beitragvon jb79 » Mo 23. Mär 2009, 01:48

So hab erstmal ne neue Print für die Eingabe von Analogwerten gemacht (4 Potis mit 10k), die ich einzeln auf die 4 ersten Analogports schalten kann (per Jumper). Die weiteren beiden Ports kann ich als digitale Eingänge bzw. für Settings verwenden, sie sind mit jeweils einem Jumper auf 0 oder 5V zu stecken.
Außerdem beinhaltet diese Print nun auch 2 einzeln aktivierbare (wieder per Jumper) Leds die an die PWM Ausgänge gehängt werden können.

Das LCD Display konnte ich mir leider nicht ersteigern, habs jetzt einfach so über Ebay bestellt, incl. Versandkosten um 9,8€ ist ok für ein 2 Zeilen Diesplay mit jeweils 24 Stellen. finde ich.
Was die Anzeige beinhalten soll weiß ich auch schon:
Zeile 1: U=xx.xV n=xxxmin-1
Zeile 2: I=x.xxA Wind=xx.xm/s
Zur Bedienung reicht erstmal 1 Taster (Umschaltung zwischen Maximalwerten und aktuellen Werten), die restlichen 4 Displayzeichen pro Zeile kann man z.B. für Statusmeldungen, ob gerade die (max)imalen oder (akt)uellen Werte angezeigt werden nutzen bzw. später z.B. ein ok/nok ins Display schreiben, wenn die RS232 Verbindung funktioniert oder nicht.
So viele Ideen, so wenig Zeit...
lg Jürgen
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Re: Datenerfassung

Beitragvon jb79 » Mo 23. Mär 2009, 15:46

So, hab in meiner Elektronikkiste serielle EEPROMs mit 16kBit gefunden, die per I²C Bus angesprochen werden können. Das sind leider nur 2kByte, wenn man dort immer alle 4 Werte ablegt, kann man 512Byte=512 Werte speichern. Bei einem Intervall von 1s eine leider recht magere Speicherzeit von gerade mal 8 1/2 Minuten.
Mit einem 1Mbit Speichkapazität (das größte was ich bisher im Web an seriellen EEPROMs gefunden habe) wären es immerhin schion 9h 6min Aufzeichnungsdauer, da könnte man die Daten z.B. alle 8h mit dem PC abholen (PC per Zeitschalter starten lassen und das Programm zum Abholen in den Autostart), das erübrigt sich natürlich bei einem Server der dauernd rennt.
lg Jürgen
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Re: Datenerfassung

Beitragvon Bernd » Mo 23. Mär 2009, 16:11

Die Ausgabe aller 4 Werte gleichzeitig auf einem Display, das hört sich sehr gut an.
Deine Erfindung können bestimmt sehr viele andere ebenfalls gut gebrauchen, wer weiss
Jürgen, evtl. entdeckst du gerade eine kleine Marktnische, denn ich kann mir gut vorstellen
das viele Tüftler gerne mal genaue Werte ihres Windrades ermitteln würden.

Grüsse

Bernd
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Re: Datenerfassung

Beitragvon jb79 » Mo 23. Mär 2009, 18:53

4 Werte sind bei einem 2x24 Felder Display kein Problem, evtl. würde auch ein 2x20 Felder Display reichen
Für die individuelle Anpassung könnte man entsprechende Einstellungen direkt in den PIC brennen oder ein angeschlossenes Tastenfeld nutzen, um ein Grundsetting vorzunehmen, das auch fest im PIC gespeichert werden kann. Dafür gibts im PIC16F873 z.B. 128Byte Speicher, der 876-er hat sogar 256Byte.

Nachdem man daraus sowieso kein großes Kapital schlagen kann werde ich das Ganze hier bzw. auf meiner Homepage aufbereitet online stellen.
Eventuell könnte ich auch programmierte PICs oder Bausätze anbieten verkaufen wenn sich die erforderliche Platine irgendwo günstig herstellen läßt.
lg Jürgen
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Re: Datenerfassung

Beitragvon Bernd » Mo 23. Mär 2009, 18:59

Das wäre eine tolle Sache, mehr oder minder vorbereitete Bausätze, denn in der Windbranche
agieren relativ wenige, geübte Elektroniker. Auch ist das Durchschnittsalter meist deutlich
höher als in vielen anderen Sachforen.

Grüsse

Bernd
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Re: Datenerfassung

Beitragvon jb79 » Mi 25. Mär 2009, 02:06

So, nachdem ich meine Experimentierplatine noch um ein paar Features (I²C Bus für einen seriellen EEPROM und RS232-Schnittstelle mit Pegelwandler-IC) hab ich mich mal wieder ans Programmieren gemacht.

Nach einigen Rückschlägen hab ich jetzt erstmal ein Programm bei dem man die 4 Analogspannungseingänge per Tastendruck auf den LEDs (8 Leds=256 Möglichkeiten) anzeigen kann. Jeder Tastendruck schaltet einen Kanal weiter, nach Kanal 3 kommt dann wieder Kanal 0, dann 1, 2, 3, 0....
Damit könnte man auch auf einem kleinen Display zwischen mehreren aktuellen Meßwerten hin- und herschalten wenn die Anzeige nicht genug Zeichen hat.

Das mag jetzt alles etwas primitiv klingen, aber Assembler kann manchmal etwas mühsam sein, das hat mir Bernd aber schon vorhergesagt. :roll:
Vielleicht werd ich mich auch ein bißchen mit einer Hochsprache (C) beschäftigen, da ist besonders das Rechnen leichter und Vergleiche und Verzweigungen lassen sich ohne viele Sprünge machen. Hab in Assembler eindeutig zu viele GOTOs....
lg Jürgen
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Re: Datenerfassung

Beitragvon jb79 » Do 26. Mär 2009, 07:10

So, gestern ist das 2x24 Zeichen Display angekommen.
Mangels eines funktionierenden Programmes hab ich's einfach mal so angeschlossen und irgendwelche wilden Werte ausgeben lassen. Dafür hab ich die Analogeingänge und Umschaltung der im letzten Post erwähnten Schaltung einfach offengelassen. :roll:
Nach einiger Zeit schien dann zufällig irgendwann eine Initialisationsroutine an den Ports des Display angelegen zu sein und das Display zeigte diverseste Zeichen. Heute früh hab ich mit der selben Methode das Display mit lauter Schrägstrichen gefüllt. :mrgreen:
Damit auch mal was Sinnvolles dortsteht werd ich heut mal versuchen ein geeignetes Programm zu schreiben daß die Analogwerte erstmal als Hexadezimalwert ausgibt, eine dezimale Anzeige mit Kommazahlen ist dann der nächste Schritt und vielleicht kann ich dem Teil auch noch eine Beleuchtung verpassen.
lg Jürgen
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