Discussion in 'Sensoren & Abgleichen' started by Dominik, Jul 8, 2006.

  1. Dominik

    Dominik Administrator Staff Member

    Moin !

    Wir haben gestern hier eins der beiden Analogboards zum Leben erweckt und den MidiLogger passend mit Kalibrierwerten versehen. Ich werde hier mal beschreiben wie wir dabei genau vorgegangen sind.

    Um zwei Sachen vorwegzunehmen:
    - zum kalibrieren ist nicht zwingend ein Display nötig! Es geht auch ohne !!!
    - die U/I Aufzeichnung funktioniert bei uns ausgezeichnet

    So, dann im Vorfeld noch ein paar kurze Infos zu den Faktoren und Offsets. Wofür braucht man die überhaupt und warum kann der Logger das nicht selber ermitteln?
    Dazu nutze ich mal die von Thomas so oft gebrachte Formel:
    (Wert_vom_AD_Wander - Offset) * Faktor
    Wert_vom_AD_Wander -> das ist ein Wert (bei 10 Bit Auflösung) zwischen 0-1023 den der µC des Loggers ermittelt. Wenn man so will stecken hier eigentlich alle Infos drin. Aber wir haben keinen Bezug auf unsere Messgrösse. Denn wir könnten am Logger eine Spannung von 10V oder 40A gemessen haben. Das Ergebnis bis hier ist also erstmal nur eine Zahl die wir nicht wirklich verwenden können.
    Offset -> Den Offset brauchen wir nun, wenn wir z.B. eine Messelektronik angeschlossen haben. Hier kann es u.a. aufgrund von Bauteiltoleranzen dazu kommen das der Logger einen Wert messen kann, obwohl z.B. kein Strom fliesst. Gleiches wäre auch der Fall wenn wir z.B. einen +/- Messbereich abdecken möchten. In diesem Fall müssten wir ja den Nullpunkt künstlich anheben. Für diese Fälle verwenden wir also den Offset. Wir können also wenn man so möchte die Nulllage unserer Messung verschieben um sie unseren Anforderungen anzupassen.
    Faktor -> Der Faktor ist nun der Wert, der die Sache für uns "lesbar" macht. Wir haben also bisher unseren AD-Wert soweit angepasst, das er z.B. bei 0A Strom auch 0 als Ergebnis liefert. Wenn wir jetzt aber 21A fliessen lassen kriegen wir z.B. einen Wert geliefert von z.B. 300. Diesen Wert müssen wir nun so anpassen, das er für uns als Zahl lesbar wird. In diesem Beispiel könnte der Faktor z.B. 7 sein. 300 * 7 ergibt 2100, also 21,00 A.
    Die Zahlen in diesem Beispiel sollten nicht für bare Münze genommen werden. Sie gelten nur als Erklärung der Begrifflichkeiten!

    zu Beginn:
    Die letzte Firmware von Thomas in den Logger flashen. Dazu bitte das Script verwenden das beigelegt ist. Damit werden gleich das Programm und der Datenspeicher des Logger beschrieben! Beschreibung zum flashen -> siehe Handbuch!

    Spannungsmessung:
    Bei der Spannungsmessung ist unser Offset immer 0. Denn es werden immer positive Spannungen gemessen und eine Elektronik die uns den Nullpunkt verschieben könnte gibt es auch nicht.
    Der Messbereich in der normalen Ausführung des Loggers liegt im Bereich von 0-60V. Nun wird eine Spannung von 30V an den Logger angeklemmt und zwar an die Anschlusspunkte A- (Masse) und + (30V) auf der Analogplatine.
    Anmerkung: Die Spannung sollte mit einem guten Digitalmultimeter oder z.B. dem UniTest gemessen werden. Je genauer man hier arbeitet, desto besser sind die Ergebnisse des Logger später!
    Warum 30V? Wenn ich nicht irre, hat das was mit dem Messfehler des Analogwandlers zu tun. Vielleicht kann Thomas das noch genauer erklären. Prinzipiell geht es auch mit anderen Spannungen, nur kann es dann sein, dass die Spannungsmessung nicht so genau wird.
    Jetzt startet man eine kurze Aufzeichnung mit dem Logger. Auf der SD Karte wird eine Datei erzeugt. Die schaut dann in etwa so aus (Ausschnitt):
    Wichtig für uns sind jetzt folgende Werte:
    Die Skalierung: /100
    Der AD-Wert: 500 (Wenn noch keine neuen Faktoren in den Logger geschrieben wurden, dann steht in der Tabelle nach dem Messvorgang der reine AD-Wert!).

    Nun nutzen wir die folgende Formel: Faktor = reale Spannung in Volt / Wert aus Tabelle * 128

    Bei der realen Spannung müssen wir aber noch die Skalierung beachten! Und zwar wenn dort /100 steht müssen wir die Spannung mit 100 multiplizieren. Würde dort *100 stehen, muss die Spannung z.B. durch 100 dividiert werden! Dieser Schritt ist wichtig, weil man sonst falsche Ergebnisse bekommt!!

    Unser Faktor berechnet sich nun wie folgt:
    Faktor = 30V * 100 (Skalierung) / 500 * 128
    Faktor = 768

    Diesen Wert 768 tragen wir nun in mDLConfig ein (siehe Downloadbereich) und erzeugen eine neue EEP Datei. Nach dem flashen zeigt unser Logger die korrekte Spannung.
    Anmerkung: Um nicht mehrmals den Logger neu flashen zu müssen, merken wir uns an dieser Stelle einfach mal den Wert.

    Strommessung:
    Hier wird es nun ein bisschen komplizierter, aber auch nur ein bisschen. Die grösste Herausforderung bei der Stromkalibrierung ist nämlich nicht die Berechnung der Werte. Vielmehr muss man einen Weg finden, wie man einen konstanten und rel. hohen Strom fliessen lassen kann, den man zuvor möglichst genau gemessen hat.
    Doch fangen wir langsam an, nämlich mit dem Offset Wert. Dieser muss bei der Strommessung berücksichtigt werden. Gründe habe ich oben aufgeführt. Was nun der genaue Grund beim MidiLogger ist, kann Thomas vielleicht mal näher erklären. Ist aber im Moment auch nicht so wichtig.

    Aus der Tabelle der Spannungsmessung können wir den Offsetwert quasi direkt ablesen:
    In unserem Fall ist das 3528. Diesen Wert merken wir uns auch mal um ihn später komplett mit den anderen Werten in den Logger zu brennen.

    Nun kommt der Strom ins Spiel. Wir haben das Glück, dass wir zum einen eine Stromsenke haben (siehe hier) und das ich einen UniTest2 besitze. Damit ist das Kalibrieren recht einfach. Zunächst klemmt man den UniTest samt Akku (irgendein Akku von euch, der 20A schafft ...) an die Senke an. Dann startet man die Senke und stellt einen Strom auf genau 20A ein (mittels UniTest). Man muss dazu wissen, dass die Senke den Strom immer konstant hält. Egal wie die Spannung des Akkus ist.
    Jetzt klemmt man den UniTest ab und steckt an dessen Stelle den MidiLogger. Hier drauf achten, der er richtig herum angeklemmt ist. Die Masse des Akkus muss an A- und die Masse der Senke an R-. Die beiden Plusleitungen werden direkt zusammengelegt (kann man auf der Analogplatine auf die Fläche + löten).
    Nun startet man die Senke wieder und lässt den Logger dabei aufzeichnen. Ein paar Sekunden genügen schon. Wenn nix in Rauch aufgegangen ist, können wir nun den Faktor ermitteln.

    Auf der SD Karte die neue Datei öffnen und den Stromwert auslesen:
    Mit folgender Formel können wir nun den Faktor ermitteln:
    Faktor = realer Strom in Ampere / (Wert aus Tabelle - Offset) * 128

    Bei dem realen Strom müssen wir noch die Skalierung beachten! Und zwar wenn dort /100 steht müssen wir den Strom mit 100 multiplizieren. Würde dort *100 stehen, muss der Strom z.B. durch 100 dividiert werden! Dieser Schritt ist wichtig, weil man sonst falsche Ergebnisse bekommt!!

    Faktor = 20A * 100 (Skalierung) / (4211 - 3528) * 128
    Faktor = 2000 / 683 * 128
    Faktor = 375
    Anmerkung: Bei den Faktoren wir immer nur der ganzzahlige Teil des Ergebnisses benutzt!

    So, nun sind alle nötigen Werte ermittelt. Zeit das ganze in den Logger zu bekommen.
    Wir starten also mDLConfig.exe. Dort laden wir zunächst mal die EEP Datei von Thomas. Datei -> EEP Datei -> öffnen.
    Die Datei wird analysiert und die Werte passend eingetragen. Wir wechseln auf die Seite Spannung. Unter Faktor tragen wir unseren ermittelten Faktor ein -> 768.
    Nun die Seite Strom. Wir tragen den Offset ein (3528) und den Faktor (375).
    Jetzt klickt man oben auf "EEP erzeugen". Nun noch Datei -> EEP Datei -> Speichern unter ... und die Sache unter einem neuen Namen sichern.

    Schon haben wir eine Konfig Datei für den MidiLogger generiert.

    Jetzt PonyProg öffnen und den Logger zum Flashen an den PC anklemmen. File -> Open Data (EEPROM) File ... Im Dialog unten den Dateityp auf EEP stellen. Jetzt die erzeugte EEP Datei auswählen.
    Drauf achten dass das richtige Devive ausgewählt ist (AVR Micro -> ATmega128).
    Dann Command -> Write Data (EEPROM).
    Fertig.

    Nun sollte der Logger die Spannung und den Stromanzeigen. Das lässt sich (im Moment) sehr leicht mit einem Hyperterminal nachprüfen. Dort werden die Anzeigen des Displays ausgegeben. (Baudrate ist 19200 !).

    Nachtrag: Was tun, wenn ich keine Stromsenke und auch keinen UniTest zum Messen habe?
    Dies ist in der Tat ein Problem. Hier braucht man dann ein Digitalmultimeter, was auch höhere Ströme messen kann. Die meisten DMMs unterstützen diesen Hochstrom Messmode.
    Dann könnte man als Last z.B. H4 Glühbirnen nutzen. Ich habe festgestellt, dass der Stromverbrauch recht konstant ist (und das auch zwischen verschiedenen Lampen!). Man könnte also z.B. Fernlicht und Abblendlicht zusammenlegen und an einen Akku klemmen (nicht mehr als 10 Zellen). Der Akku sollte natürlich die Ströme abkönnen und nicht gleich in die Knie gehen.
    Dann mit dem Multimeter den Strom messen. Dabei sollten in etwa (bei 12V) I = P/U = (60+55W) / 12V = 9,6A fliessen.
    Jetzt den MidiLogger anklemmen und eine Aufzeichnung machen. Der Rest ist dann wie beschrieben.

    Sollte jemand garnicht weiterkommen mit der Kalibrierung (gerade vom Strom), dann könnte er mir den Logger auch zusenden und ich hänge ihn dann mal an die Stromsenke + UniTest. Bei Bedarf mal eine PN schicken.

    Soweit dann meine Erfahrungen zum Thema Kalibrierung. Ich hoffe es stimmt soweit alles und ich konnte etwas Licht ins Dunkel bringen.
    Vielleicht kann Thomas noch hier und da ein paar tiefergreifende Infos dazuschreiben. Aber ich denke im Grossen und Ganzen sollte jetzt jeder den Logger kalibrieren können.
  2. Dominik

    Dominik Administrator Staff Member

    Nachtrag:
    Ich habe mal eine Auswertung gemacht und zwar war das ein alter 8 Zeller mit einem Speed 400 + Günni Prop.

    Erklärungen:
    1) kurzer Test ohne Luftschraube.
    2) Vollgas
    3) Halbgas (Messung ist erstaunlich konstant)
    4) Vollgas

    Merkwürdig sind etwas die Peaks in der Spannung. Vor allem "über 3". Aber das ist nicht Bestandteil dieses Freds. Das wird schon wo anders diskutiert. ;)

    Attached Files:

  3. Michael Franz

    Michael Franz New Member

    @Dominik

    danke für diese ausführliche Anleitung. :grin: Ohne den Tip mit der .epp Datei übertragen, hätte ich bei jeder Anpassung, von Faktor und Offset, die Firmware aufgedudelt. :mad: Nun bin ich soweit zufrieden mit den ersten Ergebnissen. Habe die Stromkalibrierung mit zwei 60W Halogenglühlampen und einem regelbaren Netzteil gemacht. Habe dabei solange die Spannung am NT erhöht, bis sich auf dem Multimeter 10A eingestellt hatten. Am liebsten wäre mir ja eine Kalibrierung auf 50A. Leider fehlt mir dazu ein geeignetes Referenzmessgerät. :( Eventuell müsste ich dazu mal den Spannungsabfall am Shunt messen und den als "Referenzwert" verarbeiten.
    Bin aber schonmal froh, das der Logger überhaupt arbeitet.

Share This Page