Datenerfassung

[Menelaos]

Jetzt muß ich noch überlegen, wie ich aus dem 3-phasigen Anschluß eines Generators am besten ein meßbares Signal mache bevor ich zum 4. Kanal (obiges Anemometer) schreite.

kann man das nicht über die Messung der Frequenz herausfinden...? Es geht doch um die Drehzahlmessung...oder?

Gruß
Max

[jb79]

Ja, genau das hab ich vor, nur brauche ich dafür erstmal eine Schaltung, die das Generatorsignal in entprechende Digitalsignale wandelt, bei höheren Frequenzen ist das recht einfach, einfach die Impule zählen, doch bei niedrigen Frequenzen braucht man eine gewisse Zeit für die Messung, sonst ist der Zählerstand sehr niedrig und damit recht ungenau. Über die Impulsdauer zu messen wäre besser, nur braucht man für die anschließende Berechnung wieder Divisionen und Multiplikationen was die Programmierung umständlicher macht.
Werde also versuchen mittels Schaltungstechnik die maximale Impulszahl rauszuholen, bei einem dreiphasigen Anschluß wären das 6 Impulse bei einer Polpaarzahl von 1, die Nabengeneratoren scheinen 14Impulse (oder doch Sinusschwingungen?) pro Umdrehung zu liefern (so hab ich jedenfalls Bernd's) Ausführungen verstanden.

[Bernd]

Genau 14 komplette Sinusschwingungen (wobei das Signal wenig an einen Sinus erinnert),
also 28 Impulse pro Umdrehung, wenn man je Amplitude, egal ob positiv, einen Impuls
rechnet.

Grüsse

Bernd

[jb79]

Ah, 28 Impulse ist natürlich noch besser, die kommen dann eh von nem kleinen (führt ja nur nen minimalen Meßstrom) Brückengleichrichter.

Allerdings muß man die Spannung anschließend auf einen PIC kompatiblen Wert (max. ca. 5V) begrenzen, am besten mit 2 Schottky Dioden die zwischen Masse, einem Vorwiderstand und 5V eingebaut werden. Dieses Signal kommt dann an ein Differenzierglied (Kondensator und Widerstand) und anschließend über eine Diode an ein Logikgatter, von dem eigentlich nur der Schmitt-Trigger gebraucht wird. Damit wird aus dem Impuls ein schöner Rechteckimpuls der am PIC erfasst werden kann. Pro Halbwelle entsteht so einer dieser Impulse (der Negativimpuls wird durch die Diode vor dem Gatter "geschluckt".

Dimensionierung für das Ganze muß ich mir aber noch überlegen, denn wenn das Differenzierglied ein zu langes Signal liefert, dann entstehen keine richtigen Impulse mehr und der PIC könnte falsch zählen. Auch muß ich die Schaltung erstmal auf dem Steckbrett aufbauen und testen, ob das auch so funktioniert wie ich mir das vorstelle.

Impulserfassung.GIF (4.71 KiB) 7120-mal betrachtet

[jb79]

So bin derzeit an der Multiplikation der 2 Werte (je 10Bit) dran, 10BitX10Bit ergibt dann einen 20 Bit Wert, der noch mit 125 multipliziert werden muß. Binär geht das z.B. indem man den Wert mit 128 multipliziert (2^7=7x Bitverschiebung nach links zum höherwertigen Bit) und anschließend den Ursprungswert 3x abziehen. Dabei kommt man auf eine 27Bit Zahl, braucht also eine 32Bit Subtraktion. Dieser Wert muß dann noch durch 32768 dividiert werden, das ist eine einfache Bitverschiebung von rechts nach rechts, nur 15x hintereinander. Die dann erhaltene Zahl ist ein 12Bit Wert, der eine Zahl von 0-4096 darstellen kann, wobei 1 Schritt hier dann 0,1W bedeutet, also einen Bereich von 0-409,6W , wobei der maximale Wert 400,0W sein soll (40Vx10A).
Funktionieren tut das Ganze noch nicht nachdem ich alle Operationen im Programm habe, denke irgendwo ist ein Wert noch nicht korrekt gesetzt, das Programm selbst ist mit einem guten halben kByte recht kompakt.

Bei der RS232 Schnittstelle bin ich auch weitergekommen, die 100nF Kondensatoren waren scheinbar zu klein für den verwendeten MAX232 Typ (da gibts scheinbar Unterschiede bei den Herstellern und auch herstellerintern, einige wollen 100nF, einige 1µF), der damit keine stabilen Spannungen erzeugen konnte, jetzt hab ich 1µF Kondensatoren parallel dazu eingesetzt und bekomme nun stabile Spannungen am RS-232 Ausgang. Jetzt funktioniert auch das Testprogramm, bei dem man z.B. ein A eingibt und dann ein b zurückgeschickt bekommt (jedes Zeichen wird vom Pic um 1 erhöht und zurückgesendet). Also versucht mal das folgende zu entschlüsseln: Jdi!qsphsbnnjfsf!hfsof"

[jb79]

So, jetzt hat's mir keine Ruhe gelassen und ich hab mal auf ganz primitiv die Werte auf die serielle Schnittstelle geschrieben, wenn man das mit Hyperterminal in eine Datei aufzeichnet bekommt man Werte, die durch einen Strichpunkt getrennt sind und sich dadurch prima in Excel importieren lassen.

Anbei mal eine Excel Beispieldatei, bei der ich in ca. 12s mal an den 4 Potis gedreht hab. Herausgekommen sind knapp 4000 Datenpunkte pro Wert, wobei ich die Drehzahl weggelassen habe, weil die Werte im Bereich bis 1000 liegen und man dann die anderen Daten schlechter gesehen hätte.

Das Beispiel zeigt auch schön die Leistungsfähigkeit, es kommen in ca. 12s knapp 16.000 Werte über die serielle Schnittstelt (Baudrate ist 19,2kBit), wenn man nur je einen Wert pro Sekunde abspeichert, dann würde diese Datenmenge für eine ganze Stunde reichen. Nebenbei schreibt der PIC auch noch die Werte aufs Display.

[jb79]

So, auch die Multiplikation von Stom und Spannung läuft, inzwischen auch in Kombination mit dem Versand der Daten per RS232-Schnittstelle (also jetzt 5 Werte)
Somit kann ich maximal 40V*10A=400W berechnen. Leider schaut die Berechnung fehlerhaft aus, weil das Programm nicht runden kann und somit bei 10,09V nur 10,0V anzeigt. Das gleiche beim Strom, 9,809A werden nur als 9,80 und nicht als 9,81A angezeigt. Die Leistung wird aber mit den korrekten Werten berechnet (allerdings erfolgt auch hier keine Rundung, so daß 100,010W genau das gleiche Ergebnis bringen wie 100,019W, nämlich 100,01W). Das zu korregieren würde vermutlich ewig dauern, trotzdem denke ich daß die Anzeige sinnvoll ist, weil man die Leistung direkt ablesen kann und sie sich nicht erst selbst berechnen muß. Wenn man das weiß, dann ist es sicher nicht mehr so störend.

Was noch etwas stört ist, wenn ein Wert gerade an der Grenze ist und somit schnell schwankt, das führt zu einer unruhigen Anzeige. Dieses Problem läßt sich aber mit weniger Meßwerten (1 pro Sekunde reicht glaub ich) in den Griff bekommen, das wird wohl eine Aufgabe für das Timermodul werden.

Hab jetzt das Display neu organisiert:
1.Zeile: xx,xV x,xxA xxx,xxW also die elektrischen Werte (Spannung, Strom und Leistung)
2.Zeile: xxxU/min xx,xm/s mechanische Werte, (Drehzahl und Windgeschwindigkeit)
Mit der jetzigen Aufteilung könnte man auch alles auf einem 2x20Zeichen Display anzeigen und in der untersten Zeile noch 3 Zeichen am Ende platzieren, die das aktuelle Menü angeben (ja kommt auch irgendwann mal, z.B. zum Umschalten auf die maximal gemessenen Werte). Wenn man U/min auf U abkürzt hat man sogar 7 Zeichen zur Verfügung...

Die Drehzahlerfassung wird jetzt mein nächstes Thema, mal schaun wie ich das hinbekomme, erstmal wird dafür wieder ein kleines Spezialprogramm gemacht das die Funktionalität herstellt und wenns dann paßt kommts ins große Programm rein, das momentan 800Bytes im 8kByte Speicher des PIC beansprucht.

Alle derzeit anzeigbaren Werte/neue Aufteilung am LCD.

alle_werte.jpg (33.95 KiB) 6999-mal betrachtet

[Harzer]

Hallo Jürgen,

super geworden!! Hochachtung.
Wenn die Anzeige im Grenzbereich schnell schwankt ist das sicher kein großes kein Problem.
Beim messen mit mehreren einzelnen Messgeräten schwanken die Zahlen auch jenachdem wie der Wind so ist und die Abweichung im Bereich 9,809A also 9,80A - 9,81A
ist wohl eher zu vernachläßigen

[Bernd]

Hallo Jürgen

Das sieht ja wirklich klasse aus. Jetzt kann dein Gerät schon mehr als mein Messcomputer
den ich von meinem Kumpel bekommen habe. Ich freue mich schon dolle auf das Gerät
das du uns entwickelst.

Grüsse

Bernd

[jb79]

Bin jetzt an der Impulszählung für die Drehzahl dran, das ist allerdings etwas komplizierter da sich niedrige Drehzahlen (<10U/min) nur schwer messen lassen, oder sehr große Meßfehler hervorrufen. Will da am Wochenende dran weiterarbeiten. Immerhin zählt schon der interne Zähler Impulse an einem Eingang, allerdings nur von 0-255, dann fängt er wieder bei 0 an.
Meine weiteren Ideen gehen auch dahin, daß man mal per Menü einstellen kann, wieviele Impulse/Umdrehung kommen und welche Maximalspannungen anliegen, das soll dann in einem Bereich des PIC gespeichert werden der nicht bei Stromausfall verlorengeht, quasi eine Art sehr primitives Bios, das bis zu 256Byte (beim von mir verwendeten PIC16F876) speichern kann. Das sollte für fixe (Vor)Einstellungen in jedem Fall ausreichen.