Kennlinienmessung -> Probleme schon von Anfang!

Hallo!
Ich habe ein allgemeines Problem, ich weiss gar nicht wie ich anfangen soll mit programmieren.
Ich habe eine Wassersäule, für die ich eine Kennlinie messen soll. Aber ich hänge schon am Anfang.

Es gibt einen Zufluss (reguliert durch eine Pumpe), einen Abfluss (mit fester Einstellung) und eine Höhenmessung (mittels Druck, umgerechnet auf cm).
Über den DAQ wird gemessen -> die Höhe der Wassersäule über der Zeit.
Die Wassersäule wird durch eine Pumpe geregelt.Die Pumpe soll immer auf die nächste Spannung fahren ( 1,2,3,4 ... V) diese dann halten, damit die Wassersäule zum Stillstand kommt und man die Höhe messen kann. Im Anhang seht ihr die Wassersäule und den Graphen dazu.
Wie kann ich jetzt programmieren, dass die Pumpe bei einer Spannung anhält, wartet bis die Wassersäule stagniert und dann den Höhenwert speichert und ausgibt?
Wenn ich das habe, müsste ich die Kennlinie selber hinbekommen. Aber im Moment stehe ich auf dem Schlauch
Falls noch was unverständlich ist, einfach sagen, bin nicht die Beste im erklären

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Hallo Juhuu,

Zitat:Es gibt einen Zufluss (reguliert durch eine Pumpe), einen Abfluss (mit fester Einstellung) und eine Höhenmessung (mittels Druck, umgerechnet auf cm).

Mal eine Verständnisfrage:
Wenn der Abfluss konstant ist und eine Pumpe den Zulauf steuert, dann sollte die Höhe der Wassersäule bei konstantem Zulauf (wg. konstanter Pumpenspannung) doch nicht "stagnieren"? Entweder steigt/fällt die Höhe ständig (Zulauf <> Abfluss) oder es gilt Zulauf~=Abfluss und die Höhe bleibt zufällig irgendwo ~konstant... Wie du da auf eine Kennlinie kommen willst, ist mir rätselhaft.

(26.06.2012 10:56 )GerdW schrieb:  Hallo Juhuu,

Zitat:Es gibt einen Zufluss (reguliert durch eine Pumpe), einen Abfluss (mit fester Einstellung) und eine Höhenmessung (mittels Druck, umgerechnet auf cm).

Mal eine Verständnisfrage:
Wenn der Abfluss konstant ist und eine Pumpe den Zulauf steuert, dann sollte die Höhe der Wassersäule bei konstantem Zulauf (wg. konstanter Pumpenspannung) doch nicht "stagnieren"? Entweder steigt/fällt die Höhe ständig (Zulauf <> Abfluss) oder es gilt Zulauf~=Abfluss und die Höhe bleibt zufällig irgendwo ~konstant... Wie du da auf eine Kennlinie kommen willst, ist mir rätselhaft.

Stimmt! Hatte wohl einen Denkfehler. Dann muss ich den Abfluss irgendwie noch steuern
Ach je es wird immer besser.

Hmm... wenn ich das nur grob durchdenke sollte der Zulauf durch die Höhe der Wassersäule beschränkt werden. Nehmen wir mal den Extremfall: Kein Ablauf. Dann sollte sich die Wassersäule doch entsprechend dem Druck einstellen, den die Pumpe erzeugt (?). Zumindest also dürfte das für einen konstanten Ablauf bei gleicher Spannung (entsprechend gleichem erzeugten Druck) eine konstant hohe (und reproduzierbar so hohe) Wassersäule bedeuten. Das Stichwort dürfte dabei Hydrostatischer und Dynamischer Wasserdruck sein (der eine Senkrecht zur Fließrichtung der andere in Fließrichtung).

Ich bin jetzt selbst am überlegen wie das Verlaufen sollte (mit dem Ablaufdurchmesser), aber simpel gesagt sollte die Höhe der Wassersäule schon einen klar definierten (berechenbaren) Wert annehmen (definiert durch den Hydrostatischen Druck), der mit steigender Fließgeschwindigkeit abnimmt. (ich denke mal das die durch den Durchmesser vorgegeben ist, da Wasser ja inkompressibel ist und die sich letztlich auch wieder aus dem Pumpdruck ergibt, sollte das sowas sein wie: der Höhe der Wassersäule entsprechender Druck (hydrostatischer Druck) = Pumpdruck - Staudruck (Druck in Fließrichtung).

Bin mir bei der Formel nicht 100 pro sicher, sollte sich aus der Bernoulli Gleichung ergeben.

Kiesch hat es auch schon gesagt, vielleicht sind meine Worte noch etwas deutlicher:

"Abfluss (mit fester Einstellung)" heißt im Klartext doch: Die Abflussöffnung ist konstant, nicht aber die Abflussmenge. Die ist einfach proportional zum Druck --> proportional zum Wasserhöhe. Deshalb gibt es hier nichts zu regeln: Für jede Zuflußmenge pro Zeiteinheit (jede Pumpenspannung) stellt sich nach genügend langer Zeit eine Wasserhöhe ein, bei der Abflusss = Zufluss ist.
Die "Kennlinie" ist die Wasserhöhe als Funktion der Pumpenspannung. Die gilt es zu ermitteln.
Also Kennlinienpunkt aufnehmen geht so:
Neue Pumpenspannung --> warten bis Höhe konstant bleibt - > Höhe messen.

(27.06.2012 09:04 )Lucki schrieb:  Kiesch hat es auch schon gesagt, vielleicht sind meine Worte noch etwas deutlicher:

"Abfluss (mit fester Einstellung)" heißt im Klartext doch: Die Abflussöffnung ist konstant, nicht aber die Abflussmenge. Die ist einfach proportional zum Druck --> proportional zum Wasserhöhe. Deshalb gibt es hier nichts zu regeln: Für jede Zuflußmenge pro Zeiteinheit (jede Pumpenspannung) stellt sich nach genügend langer Zeit eine Wasserhöhe ein, bei der Abflusss = Zufluss ist.
Die "Kennlinie" ist die Wasserhöhe als Funktion der Pumpenspannung. Die gilt es zu ermitteln.
Also Kennlinienpunkt aufnehmen geht so:
Neue Pumpenspannung --> warten bis Höhe konstant bleibt - > Höhe messen.

Ja so war es am Anfang gedacht. Bin total irritiert worden wegen dem Abfluss
Kann ich die Pumpenspannung irgendwie automatisieren oder muss ich sie manuell immer anfahren und dann den Wert aufschreiben?
Also im Programm wird die Höhe kontinuierlich ausgegeben. Wenn ich diesen irgendwie abfangen könnte sobald dieser stagniert.
Leider ist das Programm zu groß um es hier abzubilden. Vielleicht habt ihr ja trotzdem Ideen.

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(27.06.2012 09:56 )juhuu schrieb:  Ja so war es am Anfang gedacht. Bin total irritiert worden wegen dem Abfluss
Kann ich die Pumpenspannung irgendwie automatisieren oder muss ich sie manuell immer anfahren und dann den Wert aufschreiben?
Also im Programm wird die Höhe kontinuierlich ausgegeben. Wenn ich diesen irgendwie abfangen könnte sobald dieser stagniert.
Leider ist das Programm zu groß um es hier abzubilden. Vielleicht habt ihr ja trotzdem Ideen.

Wenn du eine Möglichkeit hast die Pumpenspannung über Labview einzustellen (wenn das manuell auf dem FP geht geht das mit Sicherheit auch über Labviewcode), dann kannst du die natürlich auch automatisch durch Labview setzen lassen. Anschließend müsstest du kontinuierlich deine Höhe auswerten lassen und eine sinnvolle "Abbruchbedingung" setzen (was weis ich; Änderung der Höhe zwischen zwei Messungen kleiner 0,1% o.ä.; Höhe ändert sich innerhalb von 2 minuten um weniger als 1% oder was auch immer).

Vorausssetzung ist natürlich, dass das Stromversorgungsteil für die Pumpe programmierbar ist, wie Kiesch schon sagte. Ob analog oder über RS232 ist egal. Die Frage, ob sich die Automatisierung lohnt, ist doch: Soll eine einzelne Kennlinie gemessen werde, oder soll ein weitgehend automatisiert ablaufender Messplatz für Kennlinienmessungen entwickelt werden?
Im erstgenannten Fall bräuchte man gar kein Labview: Pumpenspannung vorgeben, warten, erreichte Füllhöhe mit Massband aus dem Nähkasten messen, nächster Messpunkt.

(27.06.2012 13:25 )Lucki schrieb:  Vorausssetzung ist natürlich, dass das Stromversorgungsteil für die Pumpe programmierbar ist, wie Kiesch schon sagte. Ob analog oder über RS232 ist egal. Die Frage, ob sich die Automatisierung lohnt, ist doch: Soll eine einzelne Kennlinie gemessen werde, oder soll ein weitgehend automatisiert ablaufender Messplatz für Kennlinienmessungen entwickelt werden?
Im erstgenannten Fall bräuchte man gar kein Labview: Pumpenspannung vorgeben, warten, erreichte Füllhöhe mit Massband aus dem Nähkasten messen, nächster Messpunkt.

Es soll eine automatisierte ablaufende Kennlinienmessung sein. Es sollen mehrere Kennlinien aufgenommen werden. Derzeit wird die Pumpe über Labview gesteuert, sodass man die Spannungsversorgung durch einen Schieberegler bestimmt. Das hätte ich gerne automatisiert.
Sowie den Wasserpegelstand, dieser wird live übertragen (Numerische Anzeige). Also ist dieser ständig in Bewegung. Aber ich brauche nur einen Wert und dieser sobald die Wasserhöhe konstant ist. Da ist die Frage, wie kann ich einen Wert rausziehen, aus dem sich ständig ändernden/schwankenden Wert? -> Durch 'Mittelwert bilden' habe ich mir überlegt. Nur wie verbinde ich den Mittelwert mit der Bedingung 'konstante Wasserhöhe'.

Per Doppelklick auf den Schieberegler zum Anschluss am Blockdiagram gehen, Rechtsklick auf dem und Lokale Variable erstellen. In die kannst du dann reinschreiben (und damit deine Spannung einstellen). (eventuell muss du noch rechtsklicken auf die Lokale Variable und auf schreiben ändern; weis nicht ob schreiben oder lesen Standard ist).

Was die Höhe angeht: Du kannst zum Beispiel, wenn die "aktuelle" Höhe nicht wirklich Sinn macht weil die zu sehr schwankt, machst du erst 10 Messungen, mittelst die und bringst die dann auf die Anzeige. Das ganze dann per Schieberegister noch in den nächsten Schleifendurchlauf packen und mit dem nächsten Wert vergleichen (der auch wieder aus 10 Einzelmessungen bestimmt ist). Und dann die beiden durcheinander dividieren und die Prozentuale Abweichung bestimmen (als Betrag von 1 - (Wert1 - Wert2) / Wert2 ). Und darauf dann eine für dich sinnvolle Bedingung anwenden (ka. <= 0,01). Um die zu finden musst du schauen wie groß bei konstanter Höhe deine Messunsicherheit ist (deutlich kleiner als die Messunsicherheit sollte die Abbruchbedingung nicht gewählt werden) und dir einen Überblick verschaffen wie schnell du typischerweise in deinen Wert rein läufst. (was weis ich, vielleicht steigt das ja am Ende bevor du das Plateau erreichst noch mit 0,005% für weitere 10 min; dann würdest du vor den 10 min zwar schon abbrechen dadurch aber einen Fehler erhalten der 5% beträgt (systematisch). Daher darf die Bedingung auch nicht zu grob gewählt werden (auch da die die untere Grenze deiner erreichbaren Genauigkeit darstellt.

Ansonsten kannst du natürlich auch Spannung hoch und runter fahren aufnehmen und vergleichen ob die Werte zu weit voneinander Abweichen um solche Effekte zu checken (Spannung hoch fahren sollte systematisch niedrigere Werte liefern als Spannung runterfahren denke ich; zumindest wenn zu früh abgebrochen wird).

Weitere Ansätze:

- einfach eine konstante Zeitspanne warten und davon ausgehen, dass danach die Höhe erreicht wurde. Vorteil: Kalkulierbare Messzeit, funktioniert immer Nachteil: ist die Zeit zu kurz gewählt kommen systematische Fehler rein da das Plateau nicht erreicht wurde, ist Sie zu lang gewählt misst du unnötig lange
- Werte wie oben geschrieben mitteln und vergleichen wann man das erste mal eine Abweichung in die Falsche Richtung sieht (bei erhöhen der Spannung sollte die Säule ansteigen, entsprechend dann paar Sekunden "Sperrfrist" fürs anlaufen einhalten und dann prüfen wann der aktuellste Wert kleiner ist als der letzte; bei senken der Spannung genau umgekehrt
- Werte als Array aufzeichnen, eventuell über nen gleitenden Mittelwert glätten und davon den Anstieg bilden; wenn der kleiner ist als ein bestimmter Wert Messung abbrechen