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07.09.2020, 07:16 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 07.09.2020 07:18 von tobiaswi.)
bei meinen folgenden Fragen geht es um das Anschließen und Einrichten von einem Kraftaufnehmer (U3 von HBM) an die Messkarte NI 9237.
Ich mache das zum ersten Mal und habe daher einige Anfängerfragen, außerdem muss ich sagen dass meine elektrotechnischen Kenntnisse aufgrund mechanischer Ausbildung begrenzt sind.
Meine Fragen sind zur besseren Kenntlichmachung fett abgebildet.
Zuerst zur Ausgangssituation:
Das freie Kabelende vom Kraftaufnehmer U3 von HBM (20kN bei 1,9995mV/V laut Prüfprotokoll) ist über den Adapter NI 9949 mit einem RJ50 Kabel an der Messkarte NI 9237 angeschlossen, welche im Chassis NI 9237 steckt.
Die Kabelschirmung ist nirgendwo aufgelegt, weil ein Elektrotechniker aus der Abteilung wo ich das Ding zusammengebastelt habe meinte, ich soll es erst mal so versuchen.
Ich habe im unbelasteten Zustand ein von der Abtastfrequenz abhängiges Rauschen. Bei der höchsten Abtastfrequenz von 50000 Hz eine Rauschbreite von ca. 40 N, bei der niedrigsten Abtastfrequenz von 1612 Hz eine Rauschbreite von ca. 15 N (Abbildungen 1+2). Bei der niedrigen Frequenz wird vermutlich mehr weggefiltert, deshalb das geringere Rauschen. Grundsätzlich habe ich mit dem Rauschen kein Problem, trotzdem meine Fragen: Liegt die Höhe des Rauschens in einem ‚üblichen‘ Bereich? Würde mit einem korrekten Anschluss der Schirmung das Rauschen verringert werden?
Wegen dem vorhandenen Nullsignal (es rauscht nicht genau um die Nulllinie) wollte ich einen Nullabgleich durchführen. Zuerst wird mir ein Messwert von -8,923 N angezeigt (Abbildung 3), die darauf folgende Kalibrierung wird als erfolgreich durchgeführt angezeigt (Abbildung 4).
Wenn ich das Fenster schließe und neu aufrufe, wird mir allerdings immer noch ziemlich genau der alte Messwert angezeigt, also kann ich keinerlei Auswirkungen der Kalibrierung erkennen. Was genau läuft da schief? Wo wird der Offset-Wert gespeichert bzw. wie kann ich ihn verarbeiten? Es kann doch nicht Sinn der Sache sein, dass ich den im Fenster angezeigten Messwert von Hand in die Skalierungsfunktion (Umrechnung von elektrischen auf physikalischen Wert) eingebe, oder?
Noch ein paar Fragen zur Shuntkalibrierung:
Warum muss ich im virtuellen NI-DAQmx-Kanal den Brückenwiderstand angeben, er müsste doch irrelevant sein? So wie ich das sehe wird er nur benötigt um den „Sim. Wert“ anzugeben (Abbildung 5, blaue Kreise nicht beachten), also den berechneten Wert der Brückenverstimmung, wenn ein Shunt-Widerstand parallel geschaltet wäre. Ist das korrekt?
Den genauen Brückenwiderstand habe ich nämlich nicht gegeben, im Datenblatt von HBM finde ich nur die folgenden Daten:
Eingangswiderstand R_e > 345 Ohm
Ausgangswiderstand R_a 300-400 Ohm
Was mich zu den nächsten Fragen bringt: Ohne den Brückenwiderstand zu kennen kann die theoretische Brückenverstimmung nicht berechnet werden, daher kann keine Shunt-Kalibrierung durchgeführt werden. Oder muss der Brückenwiderstand selber nachgemessen werden? Ich frage mich sowieso, warum eine Shunt-Kalbrierung bei Kraftaufnehmern überhaupt Sinn machen sollte? Mit dem Kennwert nach Prüfprotokoll ist doch alles gegeben, was benötigt wird? In der NI 9237-Anleitung finde ich folgenden Hinweis: „shunt calibration corrects for these [Kabelwiderstände der Speiseleitungen] errors and for errors caused by wire resistance within an arm of the bridge”
Ersteres ist durch die Fühlerleitungen obsolet und zweiteres „steckt“ doch schon im Kennwert vom Hersteller drin? Ist die Shunt-Kalibrierung bei Kraftaufnehmern somit nur zur Überprüfung/ Vertrauensgewinnung nützlich?
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Meine letzte Frage: Woher weiß ich, ob die Fühlerleitungen, die für die korrekte Eingangsspannung sorgen, auch korrekt „arbeiten“? Gibt es irgendeine Rückmeldung oder kann ich nur darauf „vertrauen“, dass sie es tun? Die Frage ist etwas lapidar gestellt, aber ich hoffe trotzdem auf eine Antwort.
Ganz was anderes:
Ich hab beste Erfahrungen mit vorkalibrierten Systemen von HBM gemacht...d.h. Verstärker und Sensor ab Werk aufeinander abgestimmt...und dann das Ausgangssignal des Verstärkers z.B. mit einer simplen AI-Karte eingelesen.
Dein Ansatz erscheint mir fehleranfällig...
Viel Erfolg!
Gruß
A.
"Is there some mightier sage, of whom we have yet to learn?"
"Opportunity is missed by most people because it is dressed in overalls and looks like work." (Thomas Edison)
Ganz was anderes:
Ich hab beste Erfahrungen mit vorkalibrierten Systemen von HBM gemacht...d.h. Verstärker und Sensor ab Werk aufeinander abgestimmt...und dann das Ausgangssignal des Verstärkers z.B. mit einer simplen AI-Karte eingelesen.
Dein Ansatz erscheint mir fehleranfällig...
Viel Erfolg!
Gruß
A.
Das mit der Schirmung werde ich nachholen.
Zum anderen Punkt: Ich verwende das Equipment doch genau dafür, wofür es hergestellt wurde. Kannst du deshalb genauer erläutern, warum mein Ansatz fehleranfällig ist? Dass du mit vorkalibrierten Systemen beste Erfahrungen gemacht hast glaube ich dir, trotzdem ist das Equipment was ich nutze nun mal vorhanden, funktionsfähig und sollte in der Lage sein, meinen Anforderungen zu genügen.
(07.09.2020 07:16 )tobiaswi schrieb: Liegt die Höhe des Rauschens in einem ‚üblichen‘ Bereich? Würde mit einem korrekten Anschluss der Schirmung das Rauschen verringert werden?
Je großer die Bandbreite (höher die Abtastrate, mit angepasstem Filter) desto größer das Rauschen ... passt.
Ich vermute aber was Du als Rauschen bezeichnest, ist zum Teil Netzbrummen, also 50Hz und n * 50Hz Schwingungen. Ein weiterer Teil könnten Störungen von Schaltnetzteilen sein, die könne bei beliebigen Frequenzen liegen.
Enstörmassnahmen sind ein passendes Erdungskonzept und passende Leitungsführung und die Einkopplungen zu verringern.
Der nächste Schritt ist dann die Bandbreite des Signals auf das nötigste zu verringern. (Analog, duch Filter in der Anschlußleitung, oder digital durch Tiefpassfilter)
Also: Kenne Deinen Feind: Sample mal mit höchster Abtastrate und schaue Dir das Signal an. Dann schaue Dir mal das Signal im Frequenzbereich an. Also eine DFT/FFT machen. (Siehe auch in den Beispielen, wie man die erzeugt und mit Frequenzskalierung in ein Diagramm bekommt)
Quick&Dirty: Wenn Dir ein Wert pro Sekunde reicht: Berechne den (ggf gleitenden) Mittelwert aus <Abstastrate> Werten und schau Dir den mal an. Oder versuche es mit einem 10 Hz Butterworth Tiefpassfilter 4. Ordnung.
Wegen dem vorhandenen Nullsignal (es rauscht nicht genau um die Nulllinie) wollte ich einen Nullabgleich durchführen. Zuerst wird mir ein Messwert von -8,923 N angezeigt (Abbildung 3), die darauf folgende Kalibrierung wird als erfolgreich durchgeführt angezeigt (Abbildung 4).
Wenn ich das Fenster schließe und neu aufrufe, wird mir allerdings immer noch ziemlich genau der alte Messwert angezeigt, also kann ich keinerlei Auswirkungen der Kalibrierung erkennen. Was genau läuft da schief? Wo wird der Offset-Wert gespeichert bzw. wie kann ich ihn verarbeiten? Es kann doch nicht Sinn der Sache sein, dass ich den im Fenster angezeigten Messwert von Hand in die Skalierungsfunktion (Umrechnung von elektrischen auf physikalischen Wert) eingebe, oder?
Diese Werte müsstes Du in Deiner Software selber Speichern.
Tschuess
Henrik
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'The number you have dialed is imaginary, please turn your phone 90° and dial again....'
(07.09.2020 08:13 )tobiaswi schrieb: Zum anderen Punkt: Ich verwende das Equipment doch genau dafür, wofür es hergestellt wurde. Kannst du deshalb genauer erläutern, warum mein Ansatz fehleranfällig ist? Dass du mit vorkalibrierten Systemen beste Erfahrungen gemacht hast glaube ich dir, trotzdem ist das Equipment was ich nutze nun mal vorhanden, funktionsfähig und sollte in der Lage sein, meinen Anforderungen zu genügen.
Ja versteh ich schon. Genau so sollte es sein.
Aber es ist halt auch so, wie im Beitrag zuvor beschrieben: "Kenne deinen Feind"...und überleg dir Gegenmaßnahmen. Das ist u. U. halt aufwändig, und für die Kalibrierung bräuchtest du für die korrekte Durchführung auch qualifiziertes Equipment (bekannte Lasten). Es ist einfach recht viel Aufwand, und wenn einem tiefergehende Kenntnisse fehlen, rennst du kompetentem Personal halt auch immer hinterher, bis dir einer hilft...
Da stellt sich einfach die Frage, was ist einfacher/billiger...
A.
"Is there some mightier sage, of whom we have yet to learn?"
"Opportunity is missed by most people because it is dressed in overalls and looks like work." (Thomas Edison)
(07.09.2020 08:21 )HVo schrieb: Je großer die Bandbreite (höher die Abtastrate, mit angepasstem Filter) desto größer das Rauschen ... passt.
Ich vermute aber was Du als Rauschen bezeichnest, ist zum Teil Netzbrummen, also 50Hz und n * 50Hz Schwingungen. Ein weiterer Teil könnten Störungen von Schaltnetzteilen sein, die könne bei beliebigen Frequenzen liegen.
Enstörmassnahmen sind ein passendes Erdungskonzept und passende Leitungsführung und die Einkopplungen zu verringern.
Der nächste Schritt ist dann die Bandbreite des Signals auf das nötigste zu verringern. (Analog, duch Filter in der Anschlußleitung, oder digital durch Tiefpassfilter)
Also: Kenne Deinen Feind: Sample mal mit höchster Abtastrate und schaue Dir das Signal an. Dann schaue Dir mal das Signal im Frequenzbereich an. Also eine DFT/FFT machen. (Siehe auch in den Beispielen, wie man die erzeugt und mit Frequenzskalierung in ein Diagramm bekommt)
Quick&Dirty: Wenn Dir ein Wert pro Sekunde reicht: Berechne den (ggf gleitenden) Mittelwert aus <Abstastrate> Werten und schau Dir den mal an. Oder versuche es mit einem 10 Hz Butterworth Tiefpassfilter 4. Ordnung.
Danke für deine Infos. Mit dem Netzbrummen hattest du Recht, siehe Anhang. Das Störsignal ist aber wirklich klein, damit kann ich leben.
(07.09.2020 08:21 )HVo schrieb: Diese Werte müsstes Du in Deiner Software selber Speichern.
Das heißt, der Hinweis "Kalibrierung erfolgreich' macht nichts weiter als den besagten Text und einen schicken grünen Haken auszugeben?
Achim schrieb:Ja versteh ich schon. Genau so sollte es sein.
Aber es ist halt auch so, wie im Beitrag zuvor beschrieben: "Kenne deinen Feind"...und überleg dir Gegenmaßnahmen. Das ist u. U. halt aufwändig, und für die Kalibrierung bräuchtest du für die korrekte Durchführung auch qualifiziertes Equipment (bekannte Lasten). Es ist einfach recht viel Aufwand, und wenn einem tiefergehende Kenntnisse fehlen, rennst du kompetentem Personal halt auch immer hinterher, bis dir einer hilft...
Da stellt sich einfach die Frage, was ist einfacher/billiger...
Okay, danke für deinen Hinweis, verstehe auch was du meinst. Trotzdem will ich nochmal nachhaken: Du sprichst von Kalibrierung. Also meinst du, dass es nicht einfach ausreicht, den Kennwert nach Prüfprotokoll bei der Skalierung einzugeben und gut ist? Das war ja auch eine Frage in meinem ersten Post, die noch nicht beantwortet wurde (Thema Shunt-Kalibrierung). Oder weißt du es selber nicht und willst mir damit einfach sagen, dass ich mir mit einem "Plug&Play-System" von HBM genau um solche Sachen keine Gedanken machen müsste? Das konnte ich aus deinem Post nicht raushören.
(07.09.2020 08:21 )HVo schrieb: Diese Werte müsstes Du in Deiner Software selber Speichern.
Das heißt, der Hinweis "Kalibrierung erfolgreich' macht nichts weiter als den besagten Text und einen schicken grünen Haken auszugeben?
Hmm, leidiges Thema "Kalibrierung"
Kurzfassung: Was oft als Kalibrieren bezeichnet wird, ist eigentlich eine Justierung.
(im angelsächsichen scheint es sehr ähnlich zu sein - ich bin da aber kein Experte)
https://de.wikipedia.org/wiki/Kalibrierung Kalibrierung ... in der Messtechnik ist ein Messprozess zur Feststellung und Dokumentation der Abweichung eines Messgerätes oder einer Maßverkörperung gegenüber einem anderen Gerät oder einer anderen Maßverkörperung...
(07.09.2020 08:21 )HVo schrieb: Diese Werte müsstes Du in Deiner Software selber Speichern.
Das heißt, der Hinweis "Kalibrierung erfolgreich' macht nichts weiter als den besagten Text und einen schicken grünen Haken auszugeben?
Hmm, leidiges Thema "Kalibrierung"
Kurzfassung: Was oft als Kalibrieren bezeichnet wird, ist eigentlich eine Justierung.
(im angelsächsichen scheint es sehr ähnlich zu sein - ich bin da aber kein Experte)
https://de.wikipedia.org/wiki/Kalibrierung Kalibrierung ... in der Messtechnik ist ein Messprozess zur Feststellung und Dokumentation der Abweichung eines Messgerätes oder einer Maßverkörperung gegenüber einem anderen Gerät oder einer anderen Maßverkörperung...
(07.09.2020 15:17 )tobiaswi schrieb: Okay, danke für deinen Hinweis, verstehe auch was du meinst. Trotzdem will ich nochmal nachhaken: Du sprichst von Kalibrierung. Also meinst du, dass es nicht einfach ausreicht, den Kennwert nach Prüfprotokoll bei der Skalierung einzugeben und gut ist? Das war ja auch eine Frage in meinem ersten Post, die noch nicht beantwortet wurde (Thema Shunt-Kalibrierung). Oder weißt du es selber nicht und willst mir damit einfach sagen, dass ich mir mit einem "Plug&Play-System" von HBM genau um solche Sachen keine Gedanken machen müsste? Das konnte ich aus deinem Post nicht raushören.
Okay..."fehleranfällig" war der falsche Ausdruck. Ja, ich weiß es selber nicht so genau. Und ja, bei nem fertigen, aufeinander abgestimmten System mach ich mir viel weniger Gedanken. Für die Nullpunkteinstellung im eingebauten und bezüglich der Messaufgabe unbelasteten Zustand (der Einbau führt durch Klemmungen etc. oft selbst schon zu "Messwerten") gibt es bei den meisten Verstärkern einen Poti, der z.B. erst durch anlegen einer "Freigabespannung" o.ä. aktiv wird.
Was ich weiß ist: Beim Kalibrieren = Überprüfen und bei der Justierung = Anpassung bzw. Veränderung der Einstellungen muss man genau wissen was man tut, um keinen (Mess-) Fehler zu machen. Man muss je nach Anforderung (Kunde? QM?) möglicherweise viel Dokumentationsaufwand betreiben, und auch geeignetes Prüfequipment (Messgeräte, bekannte/zertifizierte Sensorik, zertifizierte Lasten, normgerechte Belastung (nicht schräg/verkippt etc.)) zur Verfügung haben. Aus diesem Grund gibt es Prüflabors und Kalibrierdienstleister oder auch die Hersteller, die das für dich erledigen. Und die machen das auch noch nächstes Jahr oder regelmäßig alle zwei Jahre oder in fünf Jahren. Ich bin da einfach gestrickt...das lasse ich lieber machen. Bei ner ganzen Anlage hat man viele Probleme und Herausvorderungen...und meistens Zeitdruck. Man lernt sicher sehr viel, wenn man sich da in alles detailliert einarbeitet. Es ist also bestimmt kein Fehler. Und danach vergisst man vermutlich viel wieder.
Wenn für DEINE Anforderung die Eingabe des Skalierwertes ausreicht, dann ist das auch gut. Dann musst du nur die Nullung unmittelbar vor der Messung programmatisch durchführen.
A.
"Is there some mightier sage, of whom we have yet to learn?"
"Opportunity is missed by most people because it is dressed in overalls and looks like work." (Thomas Edison)
(07.09.2020 15:17 )tobiaswi schrieb: Okay, danke für deinen Hinweis, verstehe auch was du meinst. Trotzdem will ich nochmal nachhaken: Du sprichst von Kalibrierung. Also meinst du, dass es nicht einfach ausreicht, den Kennwert nach Prüfprotokoll bei der Skalierung einzugeben und gut ist? Das war ja auch eine Frage in meinem ersten Post, die noch nicht beantwortet wurde (Thema Shunt-Kalibrierung). Oder weißt du es selber nicht und willst mir damit einfach sagen, dass ich mir mit einem "Plug&Play-System" von HBM genau um solche Sachen keine Gedanken machen müsste? Das konnte ich aus deinem Post nicht raushören.
Okay..."fehleranfällig" war der falsche Ausdruck. Ja, ich weiß es selber nicht so genau. Und ja, bei nem fertigen, aufeinander abgestimmten System mach ich mir viel weniger Gedanken. Für die Nullpunkteinstellung im eingebauten und bezüglich der Messaufgabe unbelasteten Zustand (der Einbau führt durch Klemmungen etc. oft selbst schon zu "Messwerten") gibt es bei den meisten Verstärkern einen Poti, der z.B. erst durch anlegen einer "Freigabespannung" o.ä. aktiv wird.
Was ich weiß ist: Beim Kalibrieren = Überprüfen und bei der Justierung = Anpassung bzw. Veränderung der Einstellungen muss man genau wissen was man tut, um keinen (Mess-) Fehler zu machen. Man muss je nach Anforderung (Kunde? QM?) möglicherweise viel Dokumentationsaufwand betreiben, und auch geeignetes Prüfequipment (Messgeräte, bekannte/zertifizierte Sensorik, zertifizierte Lasten, normgerechte Belastung (nicht schräg/verkippt etc.)) zur Verfügung haben. Aus diesem Grund gibt es Prüflabors und Kalibrierdienstleister oder auch die Hersteller, die das für dich erledigen. Und die machen das auch noch nächstes Jahr oder regelmäßig alle zwei Jahre oder in fünf Jahren. Ich bin da einfach gestrickt...das lasse ich lieber machen. Bei ner ganzen Anlage hat man viele Probleme und Herausvorderungen...und meistens Zeitdruck. Man lernt sicher sehr viel, wenn man sich da in alles detailliert einarbeitet. Es ist also bestimmt kein Fehler. Und danach vergisst man vermutlich viel wieder.
Wenn für DEINE Anforderung die Eingabe des Skalierwertes ausreicht, dann ist das auch gut. Dann musst du nur die Nullung unmittelbar vor der Messung programmatisch durchführen.
A.
Ja, alles logisch was du schreibst. Der Grund meines Beitrages war wirklich alles genauer zu durchblicken und zu verstehen was die Software macht. Denn wenn man sich mit einem Thema nicht auskennt ist das Fehlerpotenzial natürlich hoch. Für die Zukunft weiß ich, dass die ganze Sache mit einem von HBM abgestimmten System einfacher ist. Vor allem weil man dann auch einfacher Hilfe bekommt als auf ein Forum zu hoffen. Von NI gibt es ja ohne Supportvertrag keine Hilfe.
Ob die Eingabe des Skalierwertes für mich ausreicht ist eine gute Frage, ich kenne die Höhe des Fehlers ja nicht.
Was mich zu meinen vermutlich letzten Fragen bringt, vielleicht bekomme ich darauf noch eine Antwort:
Ich habe gestern versucht mit einem Multimeter einen Brückenwiderstand nachzumessen, weil im Datenblatt wie in meinem ersten Beitrag erwähnt nur ein Bereich angegeben ist.
Der Wert hat allerdings im Laufe von einigen Minuten zwischen ca. 371 und 375 Ohm geschwankt (unbelastet), ich konnte keinen eindeutigen Messwert reproduzieren.
Wodurch kommt das Zustande? Ist das auch der Grund warum HBM nur einen groben Bereich angibt?
Jedenfalls kam ich, als ich den Shunt-Widerstand parallel geschaltet habe auf eine Abweichung zwischen theoretischer Brückenverstimmung und tatsächlicher Brückenverstimmung von ca. 4%, das ist für meine Anforderungen ausreichend.
