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Frequenzmessung per Counter



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06.03.2009, 12:05 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 06.03.2009 12:06 von snuz.)
Beitrag #1

snuz Offline
LV-Eumel
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Frequenzmessung per Counter
Hallo zusammen,

ich arbeite mit einer NI cRio-9014 mit den Modulen NI 9263, Ni 9205, Ni 9472 & NI 9421. Diese Compact Rio wurde mir zur Verfügung gestellt, um eine Geschwindigkeitsmessung zu programmieren. Leider gab es am Anfang schon Probleme, da das Modul NI 9421 nur bis zu einer Frequenz von 20 kHz (laut Hersteller 10 kHz) mithalten konnte. Per Frequenzteiler konnte ich dieses Problem umgehen. Jetzt zu meinem Problem, ich habe nicht länger als 3 Sekunden bis ich das Signal erfasst haben muss. Die erste Realisierung war, auf das Signal warten 1 Sekunde warten und Impulse zählen und Vorgang wiederholen bis das Signal nicht mehr da ist. Das Fatale hier bei ist, dass die Geschwindigkeit nicht von Anfang an da ist, also die Beschleunigung quasi mit gemessen wird. Ein verkürzen der Abtastrate (vorher 1 Sekunde) im Bereich von 500ms bis 100ms funktioniert, nur muss ich zusetzlich eine Umrechnung machen, in der wiederum ein bestimmter Fehlerwert mit eingefügt wird.
Das Geschwindigkeitssignal bei einer Abtastrate von 100ms springt bei der Erfassung um ca. +/- 10 km/h, was an sich die Messung nutzlos macht. Ist es möglich über einen Counter der die Impulse zählt überhaupt einen sehr genauen Wert von ca. +/- 0,2 km/h zuerreichen? Oder bleibt und ist solch eine Funktion in der Geschwindigkeitsmessung ein "Schätzeisen"?
Kann mir jemand sagen welche Module für solch einen Einsatzbereich die richtigen wären?

Das abzutastende Signal geht bis zu einer Frequenz von 20 kHz bis 225 kHz / 24V (digital).

NI verwies auf das Modul Ni 9423 und soll bis 1 MHz gehen, nur wenn ich an den Counter denke und die Schwankungen bei schnellerer Abtastrate würde dieses Modul doch nur den Frequenzteiler ersparren, aber nicht das Messergebnis verbessern.

Gruß aus Aachen,
snuz

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07.03.2009, 08:43
Beitrag #2

Y-P Offline
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:bahn:Das sind sehr viele (spezifische) Infos, die es einem Aussenstehenden schwer machen, durchzublicken.

Gruß Markus

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Bitte stellt mir keine Fragen über PM, dafür ist das Forum da - andere haben vielleicht auch Interesse an der Antwort !!
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07.03.2009, 15:13
Beitrag #3

ImExPorty Offline
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Frequenzmessung per Counter
Hallo snuz,
ich versuch mal die zielorientierte Filterung der Informationsmenge:
' schrieb:Leider gab es am Anfang schon Probleme, da das Modul NI 9421 nur bis zu einer Frequenz von 20 kHz (laut Hersteller 10 kHz) mithalten konnte.
Nach der Spezifikation liegt der Timedelay des 9421 bei 100µs->10kHz ist die maximale Ink-Frequenz, die sicher gemessen werden kann. Nach dem Abtasttheorem muss die Karte mindestens doppelt so schnell messen um dieses gewährleisten zu können. Daraus jedoch auf gesicherte Daten bis 20kHz zu schliessen ist ... gefährlich.Noe
' schrieb:Per Frequenzteiler konnte ich dieses Problem umgehen.
Das lässt sich so einfach sagen.. aber wie wurde dies tatsächlich umgesetzt ? :talk:Hier lauern nahezu unendlich viele Fehlermöglichkeiten auch der nachfolgende Sprungeffekt könnte hier seine Ursachen haben.
' schrieb:Jetzt zu meinem Problem, ich habe nicht länger als 3 Sekunden bis ich das Signal erfasst haben muss.
3 Sekunden können ganz schön viele nichtssagende Daten produzieren. Wichtiger wäre: Ab wann ist denn das Signal "statisch". Wie ist hier die Definition. Toleranz +/- x km/h, Kanalkalibrierung, Skalierung Impulse/Geschwindigkeit.
' schrieb:Die erste Realisierung war, auf das Signal warten 1 Sekunde warten und Impulse zählen und Vorgang wiederholen bis das Signal nicht mehr da ist.
Wieso ist das Signal plötzlich weg. Geschwindigkeit 0? Sehr gute Bremse oder fliegt der Prüfkörper dann auseinander?Hmm
' schrieb:Das Fatale hier bei ist, dass die Geschwindigkeit nicht von Anfang an da ist, also die Beschleunigung quasi mit gemessen wird. Ein verkürzen der Abtastrate (vorher 1 Sekunde) im Bereich von 500ms bis 100ms funktioniert, nur muss ich zusetzlich eine Umrechnung machen, in der wiederum ein bestimmter Fehlerwert mit eingefügt wird.
Bei allen Signalen misst man die jeweilige Dynamik in dem betrachteten Zeitfenster mit (digitale Unschärferelation). Eine Verkürzung der Messperiode in messtechnisch plausiblen Grenzen sollte keine Veränderung der eigentlichen Signalinformation ausserhalb der Kalibiergenauigkeit nach sich ziehen wenn mit dem Skalierungsfaktor ensprechend gegenkompensiert wird. Gerade bei Impulsmessungen kommt es natürlich auf die Quantisierungsstufen (Anzahl Impulse/Zeitfenster) an. Wenn einem Impuls bereits 10 km/h zuzuordnen sind, wäre das nachfolgend beschriebene erklärbar.
' schrieb:Das Geschwindigkeitssignal bei einer Abtastrate von 100ms springt bei der Erfassung um ca. +/- 10 km/h, was an sich die Messung nutzlos macht. Ist es möglich über einen Counter der die Impulse zählt überhaupt einen sehr genauen Wert von ca. +/- 0,2 km/h zuerreichen? Oder bleibt und ist solch eine Funktion in der Geschwindigkeitsmessung ein "Schätzeisen"?
Bei den meisten Geschwindigkeitsmessungen kommt es auf den Auswertungsmodus an: ob Impulse/Zeitfenster oder zeitlicher Abstand von Impulsen ausgewertet werden. Für Deinen Fall kommt die 1 Variante zum Einsatz. Bei einmal angenommenen Werten von 225km/h<=>225kHz und 0km/h <=>20kHz könnte 1Hz theoretisch eine Geschwindigkeitänderung von 0.001km/h abbilden (wenn man es denn messen kann) die Frage, die sich stellt ist jedoch läuft bei der hohen Geschwindigkeit nicht vielleicht der Zählerbaustein über? Was dann auch wieder zu Sprüngen führen könnte und der Effekt gar kein messtechnisches sondern ein auswertungtechnisches Problem darstellt.
' schrieb:Kann mir jemand sagen welche Module für solch einen Einsatzbereich die richtigen wären?
Das abzutastende Signal geht bis zu einer Frequenz von 20 kHz bis 225 kHz / 24V (digital).
NI verwies auf das Modul Ni 9423 und soll bis 1 MHz gehen, nur wenn ich an den Counter denke und die Schwankungen bei schnellerer Abtastrate würde dieses Modul doch nur den Frequenzteiler ersparren, aber nicht das Messergebnis verbessern.
Wie kommt es den zu den 20kHz (Trägerfrequenz) bei ? 0km/h. Was für ein Sensor kommt hier zum Einsatz? Wie sieht die Messkette aus? ....

nach den aktuellen Informationen:
Da Dein Signal nach den vorliegenden Informationen maximal 225kHz generiert, würden 0,5MHz (übliche AbtastFrequenz) reichen um alle Impulse zählen zu können. Somit sollte man mit 1MHz auf der absolut sicheren Seite sein die Geschwindigkeit zu messen.

viel Erfolg Top1

1 Postingempfehlungen, 2 Motivation
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09.03.2009, 08:12
Beitrag #4

snuz Offline
LV-Eumel
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Deutschland
Frequenzmessung per Counter
Vielen Dank für die Antwort ImExPorty und Y-P,

werde mich an Herstellerdaten halten. Das Signal ist nach ca. 3 Sekunden weg, weil dann der zu prüfende Körper gegen eine massive Stahlwand prallt (es geht also um eine Crashanlage).
ImExPorty, Du hast natürlich Recht, 20 kHz bei 0km/h macht nicht viel Sinn, es ist so das die Anlage mit mindestens 10 km/h läuft und darunter wird nicht gefahren, das habe ich vergessen zu sagen (maximal Geschwindigkeit ist 100km/h).
Zu dem Drehgeber, dieser liefert pro Umdrehung 1024 Impulse, ergibt pro Meter 8096 Impulse (10km/h ca. 22kHz - 100km/h ca. 225kHz).
Der Drehgeber ist am Ende der Bahn ca. 55m vom Spannungsteiler (24V auf 5V), Spannungsteiler gibt Signal weiter auf den Frequenzteiler (Teilverhältnis 1/16), Frequenzteiler wandelt das Siganl auch wieder auf 24V und geht dann auf die CompactRio bzw. das genannte Modul und dann der Rechner der die Daten entgegen nimmt.
Danke für die Informationen ImExPorty, das war sehr hilfreich.

Gruß snuz.

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