Zeitmessung zwischen zwei Ereignissen

Guten Tag,

die Themaik der Lichtschranke wurde zwar schon häufig in diesem und in anderen Foren behandelt, gibt mir jedoch nicht genügend Input für die Lösung meines Problems.

Ich werde kein VI anhängen, da es sich um das Beispiel-VI von NI zur analogen Messung handelt.

Ich habe zwei IR-Dioden parallel an einem Operationsverstärker geschaltet, die gemeinsam eine Ausgangsspannungsmaximum von 5V erzeugen. Wird eine der Lichtschranken unterbrochen, fällt die Spannung am Ausgang auf 2,5V ab. Eine Frage des Arbeitspunktes der Dioden. Gewählt habe es das so, damit ich nur eine Spannung auslesen muss, was mir im Nachhinein Schwierigkeiten bei der Zeitmessung macht.

Mein Problem ist, dass ich differenzieren muss, ob die Lichtschranke das erste oder zweite Mal unterbrochen wurde und dadurch die Zeitmessung zu starten und zu stoppen. Der erste Versuch von mir beinhaltete Schieberegister oder Rückkopplungen.. wird die Lichtschranke jedoch über zwei Takte hinweg unterbrochen, zählt er zu viel.

Hat jemand dafür eine Lösung, welche außerdem die beste Auflösung hat?

Mit freundlichen Grüßen,
friele

NI Karte: 9239
LV: 2015

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Hallo friele,

Zitat:Ich werde kein VI anhängen, da es sich um das Beispiel-VI von NI zur analogen Messung handelt.

Aha.

Zitat:Der erste Versuch von mir beinhaltete Schieberegister oder Rückkopplungen.. wird die Lichtschranke jedoch über zwei Takte hinweg unterbrochen, zählt er zu viel.

Also doch nicht mehr das Beispiel-VI von NI: warum hängst du deinen Versuch nicht an?

Zitat:Mein Problem ist, dass ich differenzieren muss, ob die Lichtschranke das erste oder zweite Mal unterbrochen wurde und dadurch die Zeitmessung zu starten und zu stoppen.

Im Grunde läuft es darauf hinaus, Pulse im Eingangssignal zu erkennen und sich zu jedem Puls auch den Zeitpunkt zu merken. Das Abzählen der Pulse sollte dann eigentlich trivial sein…

Guten Morgen GerdW,

vielen Dank für deine Antwort. Hatte jedoch in den letzten Tagen auf anderen Projekten die priorität liege.

Der erste Versuch erweiterte das Beispiel-VI, führte jedoch für mich zu keiner Lösung --> Schieberegister wieder gelöscht.

Ja genau, einen Puls zu erkennen und diesen mit der Zeit/Samplezahl zu speichern gelingt mir nicht. Theoretische Ansätze von mir wäre die Abfrage eines Schwellwertes < 4V, einen Trigger zu verwenden oder die Impulslänge errechnen zu lassen. Aber praktisch bekomme ich nur den Schwellenwert umgesetzt, den ich mit Schieberegister erweitert hatte --> wieder gelöscht.

Da ich mit der Lichtschranke eine Geschwindigkeit bis 200m/s messen möchte, brauch ich eine sehr genaue Zeitmessung. Kann man da die Zeit-Bausteine vergessen und wie wäre es am genausten? Zählen der Samples ?

Mit freundlichen Grüßen,
friele

Hallo friele,

Zitat:Da ich mit der Lichtschranke eine Geschwindigkeit bis 200m/s messen möchte, brauch ich eine sehr genaue Zeitmessung. Kann man da die Zeit-Bausteine vergessen und wie wäre es am genausten? Zählen der Samples ?

Was sind "Zeit-Bausteine"? Du meinst sicher die Funktionen aus der entsprechenden Palette…

Ich würde wohl Samples zählen: einfach bei der 9239 mit den erlaubten 50kS/s abtasten und im Datenstrom nach entsprechenden Triggerleveln suchen. Dann einfach die gefundenen Sample-Indizes voneinander abziehen…

Wenn du eine Geschwindigkeit ("200m/s") angibst, hilft das hier nicht viel. Wenn man aber wissen würde, wie lang deine Messstrecke ist, könnte man darüber auf die zu messende Zeitspanne schließen…

Fest steht schon mal, dass man - sofern die Messtrecke nicht viele Meter lange ist - keine hohe Genauigeit erwarten haben wirdt. Jede einfache Universalmesskarte von NI hat Counter und Timer, mit der man Zeitdifferanzen mit 10MHz, also auf 0.1µs genau zählen kann. Das ist 50mal genauer als mit deinen 50kHz. Und man kann dann nicht nur zwischen Flanke 1 und Flanke 2 des gleichen Kanals messen, sonderen auch zwischen 2 verschiedenen Kanälen. Dieser Krampf, beide Lichtschranken auf einen gemeisamen Kanal zu legen, würde entfallen.
200 m/s sieht nach Luftgewehr aus, ist es so?

Hallo Ludwig,

der OP verwendet ein 9239-Modul, da sind nur 4 AI-Anschlüsse dran…

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@Gerd
Weiß ich, ich wollte nur darauf hinweisen, dass es nicht optimal ist, wenn man für neues Projekt eine gerade zufällig herumliegende Messkarte oder Modul verwendet.
Zur Not geht es aber doch: Bei 1m Messstrecke erhält man mit 50kHz 200 Impulse, die Messung wäre demnach auf 1/2 % genau.

Guten Tag die Herren und vielen Dank für euren Input,

mich würde die Rechung von Lucki interessieren, also wie du auf eine Genauigkeit von 1/2% kommst und du genau mit 200 Impulsen meinst? Ist was ist mit 1/2% gemeint, 0,5% oder 50% ?

Der Abstand wird kein Meter sein, sondern lediglich 0,04m betrage.

Mein VI mit deinen Anregungen GerdW werde ich gleich aus dem Labor aus senden.

Mit freundlichen Grüßen,
friele

Hallo friele,

Zitat:wie du auf eine Genauigkeit von 1/2% kommst

Das hat Ludwig doch schon vorgerechnet. Und "1/2" meint eben "1 durch 2" oder auch "½"…

Zitat:Der Abstand wird kein Meter sein, sondern lediglich 0,04m betrage.

Endlich mal belastbare Aussagen…
Bei 200m/s benötigt dein Objekt also 0.04m/200m/s=200µs für die Messstrecke!
Deine DAQ-Hardware erlaubt Messungen mit einer Samplerate von 50kS/s, das macht eine zeitliche Auflösung von 20µs.
Bei einer erwarteten Geschwindigkeit von 200m/s, einer Messstrecke von 40mm und einer Samplerate ergibt das also genau 10 Samples von einem Puls deiner Lichtschranke(n) bis zum nächsten!
Oder anders ausgedrückt: deine Auflösung bei der Zeitmessung beträgt 20µs. Du kannst also Werte von 180µs, 200µs oder 220µs messen - je nachdem, wie genau deine Pulse aufgenommen und erkannt werden. Für eine reale Geschwindigkeit von ~200m/s bestimmst du also mit deiner Hardware Werte zwischen 181.8m/s und 222.2m/s.
(Bis hierhin simple Mathematik und Grundlagenwissen "Elektrische Messtechnik"!)

Wenn dir das an Genauigkeit reicht: alles ok. Wenn nicht: andere Messhardware verwenden!

Alternativ: Das ist ein zufälliger Fehler, und den kann man um den Faktor X verringeren, indem man das identische Experiment X² mal wiederholt und von den Ergebnissen den Mittelwert bildet. Also wiederhole den Test 10^4 Mal, und der Fehler ist nur noch +- 0.1% statt +-10%. Das dürfte doch kein Problem sein, oder ?