Messgeräte mit unterschiedlicher Abtastrate

Hallo,

Ich hoffe, das Topic ist im richtigen Forum.
Ich habe folgendes Problem:

Mit einem elektronischen Druckschalter wird der Schaltdruck eines Hydrauliksystems überwacht. Wenn der Schalter schaltet soll der Druck über ein ein Digitalmanometer erfasst werden.
Die Erfassung des Schaltsignals (mittels Digital In oder Spannungseingang des Agilent-Scanners) ist kein Problem. Das Digitalmanometer hat jedoch eine Abtastrate von 4/s, ist also relativ langsam. Bei einem schnellen Druckanstieg wird mir demzufolge ein Druck erfasst, welcher aufgrund der späteren Erfassung zu klein ist.
Ich habe schon mehrere Ansätze probiert. Habt Ihr vielleicht einen Hinweis, mit welchen Ansätzen eine möglichst synchrone Erfassung möglich ist? Ich vermute mal, dass das softwareseitig eher nicht möglich ist (Der Umgang mit den Synchronisations-VIs ist mir noch ein böhmisches Dorf, aber ich vermute, das wird das Problem nicht lösen, da die Hardware den Takt vorgibt).
Als einzige Möglichkeit sehe ich im Moment, die Anstiegsrate des Druckes dementsprechend zu reduzieren. Das geht natürlich auf die Zykluszeit.

Vielen Dank vorab,

Patrick

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Hallo Patrick,

kannst du etwas mehr über dein "Digitalmanometer" verraten? wie ist es am Rechner angeschlossen? Auf welchem Weg kommen dess Werte in den Rechner?

Zitat:Die Erfassung des Schaltsignals (mittels Digital In oder Spannungseingang des Agilent-Scanners) ist kein Problem.

Welche DAQ-Hardware verwendest du nun eigentlich?

Kannst du beide Signale parallel erfassen und den jeweils aktuellen Druckwert speichern, sobald du deine Flanke bei deinem Schaltsignal feststellst? So bist du immerhin auf ±0.125s genau…

Zitat:Als einzige Möglichkeit sehe ich im Moment, die Anstiegsrate des Druckes dementsprechend zu reduzieren.

Wenn dein Drucksensor die limitierende Größe in diesem System ist, würde ich das auch befürworten…
Hast du keine 30€ für einen ordentlichen Drucksensor übrig?

(05.10.2014 12:34 )GerdW schrieb:  Hallo Patrick,

kannst du etwas mehr über dein "Digitalmanometer" verraten? wie ist es am Rechner angeschlossen? Auf welchem Weg kommen dess Werte in den Rechner?

Zitat:Die Erfassung des Schaltsignals (mittels Digital In oder Spannungseingang des Agilent-Scanners) ist kein Problem.

Welche DAQ-Hardware verwendest du nun eigentlich?

Kannst du beide Signale parallel erfassen und den jeweils aktuellen Druckwert speichern, sobald du deine Flanke bei deinem Schaltsignal feststellst? So bist du immerhin auf ±0.125s genau…

Zitat:Als einzige Möglichkeit sehe ich im Moment, die Anstiegsrate des Druckes dementsprechend zu reduzieren.

Wenn dein Drucksensor die limitierende Größe in diesem System ist, würde ich das auch befürworten…
Hast du keine 30€ für einen ordentlichen Drucksensor übrig?

Hallo Gerd,

Das Digitalmanometer ist über RS232 verbunden.
Messhardware ist eine Agilent 34970A (über GPIB)
Das Erreichen des Schaltpunktes stelle ich über den Digital-In der Datenerfassungskarte fest. Das ist ein 16 bit Wort, welches ich kontinuierlich abfrage (bzw. nur das eine Bit). Der Druck wird ebenso kontinuierlich eingelesen, nur eben mit der besagten Rate. Mir ist klar, das R232 der GPIB Schnittstelle bzgl. Geschwindigkeit unterlegen ist.
Der Drucksensor bzw. der Druckschalter selbst, ist ein hochwertiges Gerät (der Preis liegt übrigens bei ca. 90 €), welches eine Abtastrate von 500 µs hat. Das ist nicht der limitierende Faktor. Der limitierende Faktor ist das Manometer.
Bsp: Schaltpunkt erreicht, Signal von 0 auf 1. Dann wird der Druck eingelesen. Es kann aber nun sein, dass der Druck im System natürlich schneller ansteigt, als das Manometer abtastet. D.h. der Druck zu einem etwas früheren Zeitpunkt wird dann abgelesen. Beim nächsten Abtasten kann der Druck dementsprechend schon wieder jenseits vom Schaltpunkt sein. Digitalmanometer haben meist diese etwas träge Eigenschaft.
Nochmals, es ist ein Druckschalter (open collector Ausgang), also binäres Ausgangsignal, kein Analog-Sensor.

Das limitierende Glied sehe ich hier immer auf Seiten des Druckmessgerätes (nicht des Schalters), ganz egal ob Manometer oder Controller. Wenn dies softwareseitig nicht möglich ist zu synchronisieren. dann bleibt wohl oder übel nur die Möglichkeit, den Druckanstieg zu reduzieren.

(05.10.2014 13:04 )PatrickK schrieb:  

(05.10.2014 12:34 )GerdW schrieb:  Hallo Patrick,

kannst du etwas mehr über dein "Digitalmanometer" verraten? wie ist es am Rechner angeschlossen? Auf welchem Weg kommen dess Werte in den Rechner?

Zitat:Die Erfassung des Schaltsignals (mittels Digital In oder Spannungseingang des Agilent-Scanners) ist kein Problem.

Welche DAQ-Hardware verwendest du nun eigentlich?

Kannst du beide Signale parallel erfassen und den jeweils aktuellen Druckwert speichern, sobald du deine Flanke bei deinem Schaltsignal feststellst? So bist du immerhin auf ±0.125s genau…

Zitat:Als einzige Möglichkeit sehe ich im Moment, die Anstiegsrate des Druckes dementsprechend zu reduzieren.

Wenn dein Drucksensor die limitierende Größe in diesem System ist, würde ich das auch befürworten…
Hast du keine 30€ für einen ordentlichen Drucksensor übrig?

Hallo Gerd,

Das Digitalmanometer ist über RS232 verbunden.
Messhardware ist eine Agilent 34970A (über GPIB)
Das Erreichen des Schaltpunktes stelle ich über den Digital-In der Datenerfassungskarte fest. Das ist ein 16 bit Wort, welches ich kontinuierlich abfrage (bzw. nur das eine Bit). Der Druck wird ebenso kontinuierlich eingelesen, nur eben mit der besagten Rate. Mir ist klar, das R232 der GPIB Schnittstelle bzgl. Geschwindigkeit unterlegen ist.
Der Drucksensor bzw. der Druckschalter selbst, ist ein hochwertiges Gerät (der Preis liegt übrigens bei ca. 90 €), welches eine Abtastrate von 500 µs hat. Das ist nicht der limitierende Faktor. Der limitierende Faktor ist das Manometer.
Bsp: Schaltpunkt erreicht, Signal von 0 auf 1. Dann wird der Druck eingelesen. Es kann aber nun sein, dass der Druck im System natürlich schneller ansteigt, als das Manometer abtastet. D.h. der Druck zu einem etwas früheren Zeitpunkt wird dann abgelesen. Beim nächsten Abtasten kann der Druck dementsprechend schon wieder jenseits vom Schaltpunkt sein. Digitalmanometer haben meist diese etwas träge Eigenschaft.
Nochmals, es ist ein Druckschalter (open collector Ausgang), also binäres Ausgangsignal, kein Analog-Sensor.

Das limitierende Glied sehe ich hier immer auf Seiten des Druckmessgerätes (nicht des Schalters), ganz egal ob Manometer oder Controller. Wenn dies softwareseitig nicht möglich ist zu synchronisieren. dann bleibt wohl oder übel nur die Möglichkeit, den Druckanstieg zu reduzieren.

Im Grunde kann ich mir folgendes vorstellen:
Wenn ich die Druckanstiegsrate dp/dt kenne, also eine lineare Funktion. Dann habe ich prinzipiell für jeden Wert auch einen Zeitstempel. D.h. ich bräuchte den Zeitstempel des Schaltsignales und könnte so auf den Wert des Druckes zu diesem Zeitpunkt schließen. Der ist natürlich berechnet, und zwar aus den Punktes des kleinsten möglichen Geradenabschnittes zwischen den gemessenen Werten des Manometers (o.ä.).
Ist der Druckanstieg nicht linear, wird es mathematisch natürlich komplexer und ggf. auch ungenauer. Aber das könnte ich mir vorstellen. Macht das Sinn?

Ich fasse mal mit meinen eigenen Worten zusammen:

Du hast ein Hydrauliksystem. Den Druck im System kannst du mit einem (trägen) Manometer messen, mit einer Erfassungsrate von ca. 4 Hz. Du hast aber Vorgänge, bei denen sich der Druck im System wesentlich schneller ändert als die 4 Hz Erfassungrate. Da passt IMHO etwas nicht zusammen.

Gruß, Jens

(06.10.2014 09:05 )jg schrieb:  Ich fasse mal mit meinen eigenen Worten zusammen:

Du hast ein Hydrauliksystem. Den Druck im System kannst du mit einem (trägen) Manometer messen, mit einer Erfassungsrate von ca. 4 Hz. Du hast aber Vorgänge, bei denen sich der Druck im System wesentlich schneller ändert als die 4 Hz Erfassungrate. Da passt IMHO etwas nicht zusammen.

Gruß, Jens

Hallo Jens,

das kann sehr wohl zusammenpassen, denn der Bediener selbst kann z.B. eine Pumpe manuell per Muskelkraft bedienen. Weiß er immer wie schnell er sein darf, bzw. ist er in der Lage, den Druck linear zu erhöhen? Nein, nur in gewissen Grenzen.
Ich hatte bereits oben erwähnt, dass es nicht ein Manometer sein muss. Auch Druckcontroller, um einiges schneller als eben diese, sind immer noch langsamer als die Erfassung des Multimeters bzw. des Scanners.

Ich habe nun mal dieses System. Kann ich nicht ändern. Also bitte nicht an den Komponenten aufhängen. Mir geht es um die Synchronisation der unterschiedlichen Messwerte, respektive einer möglichst genauen zeitlichen Übereinstimmung. Und da geht's doch ums Prinzip, ich habe schließlich meist immer unterschiedliche Geschwindigkeiten meiner Komponenten.

Danke trotzdem.

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siehe Beitrag #2:
Beide Signale parallel erfassen und immer den aktuellsten Wert in einem Buffer zwischenspeichern. Dann kannst du deinen Trigger suchen und halt den gerade aktuellen Wert aus dem Buffer lesen…

(06.10.2014 12:51 )GerdW schrieb:  siehe Beitrag #2:
Beide Signale parallel erfassen und immer den aktuellsten Wert in einem Buffer zwischenspeichern. Dann kannst du deinen Trigger suchen und halt den gerade aktuellen Wert aus dem Buffer lesen…

Der aktuellste Wert wäre dann aber der letzte Wert der mit (unwahrscheinlich) bzw. vor dem Schaltsignal bzw. dem Trigger gebuffert wurde. Und der kann ja bekanntlich weit weg/vorher sein. Die nächste Erfassung erfolgt auch mit ziemlicher Wahrscheinlichkeit nach dem Triggersignal, der Druck steigt ja weiter und hält nicht an. Sollte ich dich falsch verstanden haben, lasse ich mich natürlich gerne überzeugen.
Ich fürchte dennoch, die Druckanstiegsgeschwindigkeit muss soweit angepasst werden, dass die Geräte das mitmachen. Bzw. alternativ einiges Rechnen, wie schon in meinem obigen Beitrag geschrieben (mit Zeitstempeln). Einfach so mit Labview Modulen was synchronisieren geht nicht, das hab ich begriffen :-)

Danke vielmals!! Ist ne Nuss zu knacken.

Hallo Patrick,

Zitat:Und der kann ja bekanntlich weit weg/vorher sein. Die nächste Erfassung erfolgt auch mit ziemlicher Wahrscheinlichkeit nach dem Triggersignal

Du kannst das gern aufblasen: deine parallelen Messroutinen dürfen gern auch eine Extrapolation des zu erwartenden Signalverlaufs vornehmen und du fragst diesen Wert mit dem Trigger ab.
Oder du wertest die Drucksignale vor und nach dem Trigger aus.
Oder du kombinierst beides…

Zitat:Ich fürchte dennoch, die Druckanstiegsgeschwindigkeit muss soweit angepasst werden, dass die Geräte das mitmachen.

Wir nähern uns den Aussagen der Herren Nyquist und Shannon an…

Zitat:Einfach so mit Labview Modulen was synchronisieren geht nicht, das hab ich begriffen :-)

"Einfach so" Shannon-Nyquist umgehen ist halt nicht.
Wenn du das machen willst, musst du etwas programmieren, was auf einem Modell deines Systems beruht und dessen Eigenschaften in seine Prognosen mit einkalkuliert…

Zitat:Oder du wertest die Drucksignale vor und nach dem Trigger aus.

Genau, das würde ja mit dem Ansatz übereinstimmen, sofern die Kennlinie linear ist (dann wird's einfacher).

Zitat:Ich fürchte dennoch, die Druckanstiegsgeschwindigkeit muss soweit angepasst werden, dass die Geräte das mitmachen.

Zitat:Wir nähern uns den Aussagen der Herren Nyquist und Shannon an…

Zitat:Einfach so mit Labview Modulen was synchronisieren geht nicht, das hab ich begriffen :-)

Zitat:"Einfach so" Shannon-Nyquist umgehen ist halt nicht.
Wenn du das machen willst, musst du etwas programmieren, was auf einem Modell deines Systems beruht und dessen Eigenschaften in seine Prognosen mit einkalkuliert…

Absolut klar - auch wenn die Materie für mich schon gefühlt recht lange zurückliegt, weiß ich was Du meinst.