(06.03.2014 11:45 )jg schrieb: [ -> ]Die Grund-Idee war Ethernet-Arduinos....
Gruß, Jens
stimmt, womit dann die RS232-Ports bzw. IOs aus meinem Beispiel oben entfallen.
d.h. man müsste für den Arduion einen kleinen "TCP-Server" Programmieren, den man dann aus LabVIEW heraus über TCP ansteuert, ich kann mir spontan ehrlich gesagt nicht vorstellen, dass da bereits was fertiges in der Richtung existiert, schon gar kein Treiber á la "DAQmx" oder so, der das schon fertig abstrahiert ...
Hallo,
also zunächst einmal vielen Dank, so ein gutes Forum hab ich echt noch nicht erlebt.
- Was hat die Messung mit der Stromspeisung zu tun? Das sind doch zwei getrennte Dinge…
- Oder willst du dir komplette SMUs bauen?
Ja also ich sollte dazu sagen, es geht um eine Stromdichtesimulation für eine Brennstoffzelle.
Es gibt eine fertige Messeinheit. Die Simulationsumgebung soll konzipiert werden,
um die Messeinheit zu kalibrieren und Fehler zu quantifiziern (zB Lateralströme).
Da die Messeinheit mit 2 Hz misst, sollte der Simulator doch auch mind. in 2 Hz eine Änderung möglich machen, die einer BZ Dynamik entspricht.
Im Idealfall jedoch von 0 bis max. Stromstärke in einer halben Sekunde
- Du suchst also eine OPV-Schaltung die mal eben 1A speisen und eine Sekunde später auch mal 1A aufnehmen kann?
Die Dynamik kann auch langsamer sein, bin mir nicht genau sicher, wie lange der Stack zum Hochfahren braucht, vllt 5 min, bis zur vollen Leistung.
Allerdings ist es ja eine Testumgebung und die kann auch besser sein. Und geregelte Potentiostate/Galvanostate können doch auch so schnelle Änderungen oder nicht?
- Ja, die E-Technik-Grundlagen…
- Eine Stromquelle ist etwas anderes als eine Spannungsquelle! Die unterscheiden sich im Innenwiderstand…
Ich denke schon, dass mir bewusst ist, dass es einen unterschied gibt zwischen einer Strom und einer Spannungsquelle.
Da ich aber den Messkreiswiderstand relativ genau kenne, kann ich den Strom auch über die Spannung regulieren oder nicht ? Ist es dann nicht egal, ob ich
bei 164 mOhm zB einer Stromquelle sage, gibt 1 A, oder einer Spannungsquelle sage, stelle 164 mV ein?
- Und bei 112 Messwiderständen willst du also mal eben max. ±120A handhaben? Da brauchst du ein dickes Netzteil dahinter!
Ja, dieser entsprechende Stack wäre ca 200 cm² a 4 Zellen. Im Nennarbeitspunkt ca 200 - 250 W. Ich würde nur eine Zelle im Stack konzipieren.
- @Erik: ich glaub du solltest dir erst mal Gedanken über die Elektronik machen. Wenn du da Probleme hast und unsicher wirst, dann ist es vermutlich
jetzt an der Zeit das nachzuholen. Die Probleme vor denen du im Moment stehst kann eine Software auch nicht lösen. Wenn du weist wie deine Hardware aussehen soll, dann
kannst du dir überlegen wie du das ganze steuern willst.
Es ist konzeptionell, daher würde ich gerne verschiedene Vorschläge reinschreiben. Die einfachste davon möchte ich allerdings selber
in klein (3*3) testen, um irgendwelche selbstgesteckten Ziele zu validieren. Daher betrachte ich zunächst einmal die Hardware:
Es Wäre möglich, OPVs zu nehmen, daraus baut man ja auch Potentiostate. Dann könnte ich den Strom kontinuierlich regeln.
Eine weitere Möglichkeit wäre ein Potentiostat an alle Segmente anschließen, vorher die Spannung festlegen und dann über Relais die Segmente diskret ein oder abschalten.
Diese beiden Möglichkeiten würde ich zum Beispiel nennen. Fallen euch noch andere ein?
Hier zB aus einer Dissertation:
[siehe Attachment] Quelle: Untersuchungen zum Wasserhaushalt von PEM BZ - Alexander Hakenjos
- Ein paar grundsätzliche Überlegungen:
- im End-Zustand 112 Elemente separat steuern brauchst du min 112 IOs. Nehmen wir mal an du steuerst den Strom pro Element mit einem Transistor (nur als Beispiel), dann brauchst du in deiner LabVIEW-Software 112 Analog-Ausgänge ... Wenn du MOSFETs benutzen willst 112 high-speed Digitalausgänge. Welches Gerät (eine NI Messkarte, ein cRIO oder ein Arduino) diese IOs bereit stellt ist erst weniger wichtig.
- Entscheidest du dich z.B. dafür eine 3 x 3 Matrix aufzubauen und dafür einen Arduino zu verwenden der über RS232 seine Befehle erhält, dann brauchst du am Ende zig RS232-Ports, die alle in deiner Software verwaltet werden wollen. Machst du es direkt mit NI Messkarten dann musst du ordentlich Hirnschmalz reinstecken wie du 112 DIOs verwaltest, für 112 AOs bräuchtest du vermutlich ein PXI-System mit vielen teuren Messkarten ...
- Fang mal mit den Basics an und designe dir dein System so wie du es brauchst oder meinst am besten realisieren zu können, dann kann man auch über die Software diskutieren.
Also ich hab ja oben bereits zwei Möglichkeiten beschrieben. Da ich eine einfachst mögliche Realisierung machen möchte, denke ich, die Variante mit einem Potentiostat und Relais ist einfacher.
Nun zu der Steuerung. Falls ich die kontinuierliche Lösung doch noch nehmen würde, bräuchte ich eine hinreichend genaue Spannung als Eingang für die OPVs, zB PWM und Kondensator als Filter ?
Da gibt es sicher teure I/O Sachen. [Für das Messsystem wurde eine eigene Elektronik entwurfen, aber alleine das nimmt natürlich schon
mehrere Arbeiten in Anspruch; teure Geräte wird die Uni sicher auch nicht auf blauen Dunst für ein Konzept kaufen]
Für die diskrete Steuerung:
(Idee, ich spanne eine Graphitplatte (BPP) zwischen 9 Segmente des Simulators und der Messstrecke, schicke nur über das mittlere Strom, und messe, wieviel über die Nachbarsegmente fließt (Lateralstrom))
Dh ich bräuchte 9 Digitale Signale, die ich mit Labview ansteuern möchte. Das ganze soll live gehen und möglichst billig und einfach sein.
Was denkt ihr wäre eine billige und einfache Variante?
- Die Grund-Idee war Ethernet-Arduinos....
- Gruß, Jens
Das war halt nur eine Idee, ich hab halt keine Ahnung, was es alles so an praktischen Geräten gibt.
Da wären die Kosten halt 20 - 50 € für den Arduino plus die Kosten für die Relais (falls sowas nicht an der Uni gibt).
Eine Potentiostat ist vorhanden. Für 9 Segmente ist das auch nicht so viel Leistung, die es bringen muss.
Da wäre dann die Schwierigkeit in der Programmierung, dass Labview mit dem Arduino zusammenarbeitet.
Gibt es noch günstigere Varianten?
Für das Konzept (mit 112 Signalen) würde ich dann sagen: man könnte sich eine eigene Elektronik bauen, oder man kauft eine dieser teuren Karten, oder was weiß ich was.
(Hier allerdings noch ein kleiner Nachschub: Das ganze Konzept soll auch eine Temperatursimulation beinhalten [gibt es geregelte Heizelemente, die ca auf 1 cm² passen?]; ich denke nicht, dass es
für den Testaufbau wichtig ist; hier reicht wahrscheinlich auch erstmal die Stromdichtesimulation; für das Konzept: dann bräuchte ich nochmal 112 ADCs für die Regler und 112 Outputs für die Heizelemente ? )
mfG
ps:
Die Lateralströme als größte Fehlerquelle kommen bei diesem Verfahren durch das Messsystem zustande. Ist aber auch eigentlich egal.
Ich hoffe, ihr habt trotzdem verstanden, was ich mit den 9 Segmenten machen will.
ok, so langsam steig ich glaub ich durch
ich würde für eine 3 x 3 Matrix vermutlich eine NI Messkarte nehmen und versuchen den Strom über eine PWM zu regeln. Alles andere wäre mir persönlich zu aufwendig. Diese kleinen, günstigen Ein-Platinen Rechner wie Arduino oder RasPi sind zwar wirklich nett, vorallem wenn man kein Geld für teure Messtechnik ausgeben will, ich persönlich hätte aber keine Lust mir einen TCP-Server in C zu schreiben, soweit reichen meine C-Kenntisse nicht.
Zitat:kann ich den Strom auch über die Spannung regulieren oder nicht ? Ist es dann nicht egal, ob ich
bei 164 mOhm zB einer Stromquelle sage, gibt 1 A, oder einer Spannungsquelle sage, stelle 164 mV ein?
ich lehn mich jetz mal aus dem Fenster und behaupte, dass das Ohmsche Gesetz auch in deinem Fall gilt. Falls nicht schreib ein Paper und meld das als Patent an
Was fertiges wirst du für die Geschichte nicht finden. Das einzige was ich mir vorstellen kann ist dass ein Prüfstands-Bauer bereits schon mal so einen Prüfstand konzipiert hat und das irgendwo auf seiner Webseite veröffentlicht hat. Aber fertige Geräte wirst du m.M.n. keine finden, dafür ist die Sache doch zu speziell => da muss man selber was fummeln ...
viele Grüße
cb
Hallo erik und cb,
Zitat: Ist es dann nicht egal, ob ich bei 164 mOhm zB einer Stromquelle sage, gibt 1 A, oder einer Spannungsquelle sage, stelle 164 mV ein?
Nein, es ist nicht egal.
Wenn sich der Widerstand bei Bestromung um 1% ändert (Stichwort: "Das ganze Konzept soll auch eine Temperatursimulation beinhalten"), ändert sich der Strom bei Spannungsversorgung auch um 1% (Ohmsches Gesetz!) - bei Stromversorgung bliebe er konstant!
Wie schon gesagt: "unterschiedliche Innenwiderstände"…
Und ich weiß ja nicht, wie genau du diese doch recht kleinen Spannungen dann messen willst, wenn du schon bei der Anregung Abweichungen bewußt tolerierst.
Auch diese Messung ist ein Auswahlkriterium für dein DAQ-Hardware: was nützt dir dann ein billiger RasPI oder µC, wenn dessen ADC auf bsw. 3.3V-Signale bei 10bit Auflösung ausgelegt ist? Welche Messgenauigkeit bleibt dann noch übrig?
Zitat:Und geregelte Potentiostate/Galvanostate können doch auch so schnelle Änderungen oder nicht?
Ja, die können das. Und die kosten pro Strom-/Messkanal wieviel?
Wie sagte ich schon in Beitrag #2: "entweder Zeit+Geld oder nur (und dafür etwas mehr) Geld."
- ich würde für eine 3 x 3 Matrix vermutlich eine NI Messkarte nehmen und versuchen den Strom über eine PWM zu regeln. Alles andere wäre mir persönlich zu aufwendig. Diese kleinen, günstigen Ein-Platinen Rechner wie Arduino oder RasPi sind zwar wirklich nett, vorallem wenn man kein Geld für teure Messtechnik ausgeben will, ich persönlich hätte aber keine Lust mir einen TCP-Server in C zu schreiben, soweit reichen meine C-Kenntisse nicht.
Wie teuer ist denn so ne ganz billige Variante? Hab gerade mal rumgeschaut, 300 € für ne einfache PCI DAQ Karte?
Also für so eine Testumgebung wäre das doch etwas teuer. Da könnte ich mal fragen, ob sie was da haben am Lehrstuhl;
Oder ob ich die cRIO [mein vorheriges Labview Projekt] von nem anderen Lehrstuhl dafür mal benutzen könnte.
- Was fertiges wirst du für die Geschichte nicht finden. Das einzige was ich mir vorstellen kann ist dass ein Prüfstands-Bauer bereits schon mal so einen Prüfstand konzipiert hat und das irgendwo auf seiner Webseite veröffentlicht hat. Aber fertige Geräte wirst du m.M.n. keine finden, dafür ist die Sache doch zu speziell => da muss man selber was fummeln ...
- viele Grüße
- cb
Ja ich meinte mit "fertiges" eine Art fertige Vorlage für eine billige digitale Steuerung. Dann bräuchte ich ja nur noch die Relais dranmachen.
Gerade im Arduinobereich gibt es doch so viele Bastler, hätte ja sein können, dass ihr schon gehört habt, dass man das gut mit Labview verheiraten kann.
- Ja, die können das. Und die kosten pro Strom-/Messkanal wieviel?
- Wie sagte ich schon in Beitrag #2: "entweder Zeit+Geld oder nur (und dafür etwas mehr) Geld."
Es reicht ja nur, wenn ich sage, was man dafür verwenden kann/ sollte. Ob sich das dann lohnt und in wiefern die Uni das realisiert ist doch eine andere Geschichte.
Für meine Testmatrix werde ich sicher 1 gutes Potentiostat zur Verfügung haben.
- Nein, es ist nicht egal.
- Wenn sich der Widerstand bei Bestromung um 1% ändert (Stichwort: "Das ganze Konzept soll auch eine Temperatursimulation beinhalten"), ändert sich der Strom bei Spannungsversorgung auch um 1% (Ohmsches Gesetz!) - bei Stromversorgung bliebe er konstant!
- Wie schon gesagt: "unterschiedliche Innenwiderstände"…
Ja okay, das ist mir klar. Aber erstens sind die Messwiderstände, die den größten Teil des Gesamtwiderstands ausmachen, Präzisionswiderstände, die gerade wegen ihres sehr geringen Temperaturdrifts
in dem relevanten Bereich (PEM BZ: ca 20 - 100 °C) ausgewählt worden. Ansonsten würde es doch auch reichen, wenn ich da eine kleine Korrektur integriere.
Außerdem hab ich für meine Testmatrix eventuell auch ein Galvanostat zur Verfügung. Das wäre dann das gleiche wie mit dem Potentiostat (diskret). Für das Konzept wäre das dann einfach eine andere Wahl an OPVs, solche die anstatt Spannung einen Strom als Ausgang haben??
- Und ich weiß ja nicht, wie genau du diese doch recht kleinen Spannungen dann messen willst, wenn du schon bei der Anregung Abweichungen bewußt tolerierst. Hmm
- Auch diese Messung ist ein Auswahlkriterium für dein DAQ-Hardware: was nützt dir dann ein billiger RasPI oder µC, wenn dessen ADC auf bsw. 3.3V-Signale bei 10bit Auflösung ausgelegt ist? Welche Messgenauigkeit bleibt dann noch übrig?
Was jetzt messen? Das fertige Messsystem für die Stromdichte ist hinreichend genau, damit habe ich ja nichts mehr zu tun. Da sind gute ADCs verbaut.
Wenn ich jetzt für die Testmatrix eine digitale Steuerung mache, brauche ich keine ADCs oder? Die bräuchte ich doch nur für eine Regelung, wenn ich ein Feedbacksignal habe?!
Also eventuell für das Konzept eines Vielkanalpotentiostats/ Galvanostats ? Aber brauch man da überhaupt Feedback? Wenn das PWM Signal hinreichend genau ist, reicht eventuell auch eine Steuerung, statt einer Regelung?
Da keiner weiter was dazu gesagt hat, nehme ich an für die Hardware der Stromversorgung (nicht der Steuerung) fällt auch auch nichts anderes ein?
mfG
hmm... ich sag mal so. Von TCP/IP unter C hab ich keinen Plan, dafür kenn ich mit mit TCP/IP unter LabVIEW ganz gut aus
wenn du den C-Teil für den Arduino progammierst und mir den Source-Code gibst bekommst du von mir den LabVIEW-Teil programmiert.
Deal?
viele Grüße
cb
ich hatte ja schonmal so ein ganz klein wenig mit tcp/ip für mein cRIO Projekt zu tun [http://www.labviewforum.de/Thread-Labview-fpga-Daten-loggen]
das könnte ich eventuell auch noch hinbekommen;
man müsste für den Arduino dann die Kommunikation programmieren.
Irgendwie ein Handshake oder sowas ?!?!
damit man einen gleichzeitigen Start der Kommunikation klarstellt. Und dann mit 2 Hz 9 Binärwerte übertragen.
So in etwa ?
Bzw kann man mit Arduinos/µC nicht relativ einfach eine Serielle Datenkommunikation machen? Dann müsste ich das nur noch mit Labview auf der Gegenseite machen...
(Für meine Bachelorarbeit hatte ich sowas ähnliches mal mit Matlab machen müssen)
mfG
mit RS232 ist das natürlich alles deutlich einfacher. Auf LabVIEW Seite nimmt man einfach den Treiber, modifiziert ein Beispiel aus dem Example-Finder und feddich ist die Laube ...
Wenn du nochmal an das cRIO rankommst, dann ist das natürlich auch keine schlechte Wahl, das kann auch recht viel (mit den entsprechenden Modulen)
viele Grüße
cb
Zitat: Ist es dann nicht egal, ob ich bei 164 mOhm zB einer Stromquelle sage, gibt 1 A, oder einer Spannungsquelle sage, stelle 164 mV ein?
- Nein, es ist nicht egal.
- Wenn sich der Widerstand bei Bestromung um 1% ändert (Stichwort: "Das ganze Konzept soll auch eine Temperatursimulation beinhalten"), ändert sich der Strom bei - Spannungsversorgung auch um 1% (Ohmsches Gesetz!) - bei Stromversorgung bliebe er konstant!
- Wie schon gesagt: "unterschiedliche Innenwiderstände"…
Nochmal zu der Sache:
Ist es nicht so, wenn sich der Widerstand um 1 % ändert, dass auch bei einer Stromquelle 1 % des Stromes mehr oder weniger in Wärme umgewandelt wird, statt durchgeleitet zu werden. (Also zB der Strom ist konstant, der Widerstand steigt, dann ist auch die Verlustleistung größer; also die Messspannung an den Shunts steigt auch. Von daher ist es trotzdem egal, ob ich ne Spannungs oder Stromquelle nehme? Wichtig ist eher, dass ich eine Temperaturkorrektur des Widerstands in die Messung mit einbaue ? Was allerdings nicht Teil meiner Arbeit wäre.
Oder hab ich da jetzt nen Denkfehler?
Grüße