Hallo zusammen, ich glaub ich steh grad wieder mal auf dem Schlauch.... ich möchte einen Durchfluss-Messer (der im Kreis der Fussbodenheizung hängt) mit einem AVR "beobachten" und den momentanen Durchfluss ermitteln. Das Ding hat einen Impuls-Ausgang, und liefert 50 Impulse pro Liter. Laut Datenblatt wird die Messung jede Sekunde ausgeführt, der Impuls ist recht konstant und zwischen 2 und 5 msec (ich weiss das widerspricht dem "konstant" aber so stehts nun mal geschrieben) und die Pausenzeit wird dem Durchfluss angepasst (ist aber dann innerhalb dieser Sekunde konstant, zumindest verstehe ich das so). Es gibt allerdings keine "Sekundenmarker", zumindest konnte ich keine feststellen. Ich habe maximal um die 1000 Liter pro Stunde, das entspricht etwa 14 Impulsen pro Sekunde. Nun ist 14 etwas wenig, um einigermaßen genau zu messen. ich müsste also die Messzeit erhöhen, gefühlsmäßig hätte ich an eine Minute gedacht, das wären dann ~8000 Impulse, genau genug für meine Anforderung. Da mich allerdings auch das dynamische Verhalten (Start/Stopp der Pumpe, bzw. Drehzahländerungen) interessiert, ist mir die Minute wieder zu grob. Deshalb dachte ich an ein "gleitendes Minutenfenster", damit hätte ich die Minute für die Genauigkeit, aber zumindest etwas dynamischere Reaktion auf Änderungen. Allein - wie mach ich das? ich kann mir ja nicht zu allen 8000 Impulsen den Zeitstempel merken, dafür reicht das RAM bei weitem nicht....
Du kannst Dir in einer Variable die Summe aus x Messungen speichern. Jede Sekunde addierst Du den aktuellen Messwert und ziehst (summe/x) ab. Der aktuelle, gemittelte Wert, den Du anzeigst ist ebenfalls (summe/x). Du kannst noch die Genauigkeit erhöhen, wenn Du statt 14 Impulsen/Sekunde z.B. den Wert 1400 speicherst. Dann ist der Rundungsfehler bei der Division kleiner (bei Integern, siehe Festkommaarithmetik). Für die Ausgabe rechnest Du gleich in Liter/Stunde o.ä. um und machst alle Divisionen am Ende, dann ist das auch recht genau.
Finde erstmal heraus, wie der Sensor GENAU funktioniert. Denn davon hängt alles ab. Wenn der Sensor Änderungen schnell erkennt und meldet, kannst Du prinzipiell drauf reaieren. Wenn der Sensor Messergebnisse nur in größeren Zeitintervallen liefert, kannst Du Dein Vorhaben vergessen.
Beschäftige Dich mal mit der Thematik der PID Regler, da sind passende Lösungen bei.
@xfr: integer-arithmetik usw. ist nicht mein problem, damit komm ich klar. Deine Lösung klingt Verdächtug gut und einfach, aber ich versteh sie nicht :-( @Stefan: Der Sensor liefert jede Sekunde ein Messergebnis, welches aber (vom Sensor selbst) über 8 Sekunden gemittelt wurde. Ich bin weiss Gott kein Regeltechniker, was aus der PID-Theorie könnte auf meine Anforderung passen?
Hei, @Stefan: der Tipp ist ungefähr wie: Studier erstmal Informationstechnik... Da ist dann schon was passendes dabei! ;-) Wohl ein wenig zu umfangreich um einen simplen Impulsgeber auszuwerten. @Michael: Ist das vielleicht (wie üblich) eine simple S0-Schnittstelle? Die spuckt einfach nur Impulse aus. Da kannst Du einfach einen Mittelwert für Deine Genauigkeit bilden und Du kannst zusätzlich die Impulslänge messen und daraus schließen ob Pumpe An oder Aus ist... Das geht dann relativ schnell. Grüße, Tom
Nimm einfach ein Array aus 60 Byte und speichere darin die Impulse/s. Der neue Wert überschreibt immer den ältesten. Die Summe über das Array sind dann die Impules/min. Peter
@booner: ja, ähnlich wie S0, aber doch anders. Bei S0 ist die "Frequenz" ziemlich proportional zur Messgröße, hier leider nicht wirklich. peter: Dein Tipp hat glaub ich den knoten in meinem Hirn gelöst: Ringbuffer mit 60 Elementen. Den "Index" per Timer alle Sekunde hochzählen (modulo 60) und den aktuellen Wert auf null setzen. Im Pin Change Interrupt des Sensors den Ringpuffer am aktuellen Index inkrementieren. zum Auswerten einfach den Mittelwert über alle 60 Werte (der aktuelle index ist da gar nicht mal wichtig) Warum ist es im Endeffekt immer so einfach? Vielen Dank!
Michael Reinelt schrieb: > @Stefan: Der Sensor liefert jede Sekunde ein Messergebnis, welches aber > (vom Sensor selbst) über 8 Sekunden gemittelt wurde. Dann sollte doch der Impulsabstand ein vernünftiges Maß sein, was dir auch Daten mit dieser Zeitauflösung liefert. Ein Reziprokzähler macht dir daraus eine Frequenz. http://www.mikrocontroller.net/articles/Frequenzz%C3%A4hlermodul Für die Gesamtwärmemenge kannst du zusätzlich die Impulse aufintegrieren
Wenn Du jetzt nochmal über meinen Tipp nachdenkst, siehst Du vielleicht, dass das für x = 60 ziemlich ähnlich funktioniert. Nur dass Du pro Sekunde nicht den ältesten gespeicherten Wert, sondern den aktuellen Durchschnitt abziehst. Der Vorteil ist, es braucht weniger Speicher, das Auswerten geht schneller (besonders wenn man für x eine Zweiterpotenz wählt, dann kann man Shiften statt Dividieren). Und das beste: Die Genauigkeit der Ausgabe hängt nur von der Arithmetik ab. Mit dem Faktor x kann man unabhängig von der Genauigkeit vorgeben, wie schnell die Anzeige reagiert. Der kann also ruhig deutlich niedriger als 60 sein. Probiers einfach mal auf dem Papier oder in Excel aus.
@xfr: ok, habe nachgedacht. But I failed :-( ich hab einen Pin Change Interrupt: hier inkrementiere ich einen (den) Zähler ich hab einen Timer Interrupt, nehmen wir mal an jede Sekunde: Im Zähler steht wieviele Impulse ich in der letzten Sekunde hatte. Diesen Wert addiere ich zu einem globalen Zähler, und setze den ersten Zähler wieder auf null. Nun bilde ich den Mittelwert vom globalen Zähler.... und hier steig ich aus: da ist nur einer. Der Mittelwert von einem Wert ist... naja der Wert selbst. Den kann ich natürlich abziehen. Nur bleibt dann nicht wirklich viel übrig... wäre nett wenn du mir nochmal auf die Sprünge helfen könntest...
Hei xfr, Deinen Tipp werde ich mir auch merken, wenn ich darf! ;-) Muss den gleich mal ausprobieren. Grüße, Tom
Okay, dann ein kleines Beispiel: x = 2 (legen wir fest) summe = 0 (zu Beginn) m ist die Anzahl der Impulse in der letzten Sekunde Pro Sekunde (also im Timer Interrupt rechnen wir): summe = summe + m - (summe / x) Die aktuelle Anzeige beträgt: a = summe / x Hier die ersten Schritte, bei konstantem m: m = 8 summe = 0 + 8 - (0 / 2) = 8 a = 8 / 2 = 4 m = 8 summe = 8 + 8 - (8 / 2) = 12 a = 12 / 2 = 6 m = 8 summe = 12 + 8 - (12 / 2) = 14 a = 14 / 2 = 7 m = 8 summe = 14 + 8 - (14 / 2) = 15 a = 15 / 2 = 7,5 Du siehst, bei konstantem Durchfluss näherst sich die Anzeige dem konstanten Wert an. Wenn die Werte jetzt etwas schwanken, sieht man das in der Anzeige: m = 6 summe = 15 + 6 - (15 / 2) = 13,5 a = 13,5 / 2 = 6,75 m = 8 summe = 13,5 + 8 - (13,5 / 2) = 14,75 a = 14,75 / 2 = 7,375 Mit x = 2 reagiert die Anzeige also sehr schnell auf Änderungen. Mit einem höherem x ändern sich die Werte langsamer. Die Genauigkeit hängt dagegen nur davon ab, wie viele Nachkommastellen Du speicherst. Wie gesagt, am besten einfach mal in Excel damit rumspielen. :-)
Danke, Danke. Ist aber nichts anderes als im Link von rene unter "exponential average" beschrieben ist, also nicht meine Erfindung. ;-)
@xfr: jetzt habe ich nochmal nachgedacht, und bin wieder am Zweifeln... Der Durchflussmesser liefert einen Impuls pro 1/50 liter, bzw. 50 Impulse pro Liter. Wenn ich den Durchfluss bzw. die Wassermenge pro Zeiteinheit wissen will, muss ich die Impulse zählen. Also wirklich zählen, und nicht glätten / Mittelwert bilden. Wenn ich in einer Minute z.B. 800 Impulse gezählt habe, heisst das 800/50 = 16 Liter pro Minute. Und den Wert brauch ich, möglichst genau. Meine Anforderung war dann noch, nicht starr jeweile eine Minute lang zu zählen, sondern die "Zählminute" gleitend zu schieben. Genau das würde ich mit der von peter beschriebenen Lösung (Array mit 60 Sekunden-Zählwerten) erreichen. Ich fürchte mit deiner Methode krieg ich zwar einen sehr guten Durchschnittswert, aber keinen genauen Absolutwert. Oder siehst du das anders? Ich denke ich werd erstmal beide Methoden implementieren und vergleichen. Zum Glück habe ich ja auch noch das sauteure originale Rechenwerk vom Wärmemengenzähler, nachdem das ein geeichtes Werks ist, sollte das recht gut als Referenz taugen.
Es kommt halt drauf an, was Du haben möchtest. Bei dem Array mit den 60 Messwerten bekommst Du auch nur einen Durchschnittswert angezeigt. Der ist nicht richtiger oder falscher als der Wert mit "meiner" Methode. Es ist immer ein Durchschnittswert, in den eine bestimmte Anzahl vergangener Messungen mit einer bestimmten Gewichtung eingeht. Es gibt ja im Prinzip zwei Extreme: Du bildest gar keinen Durchschnittswert, sondern zeigst jede Sekunde an, was in der Sekunde durchgeflossen ist. Das ist aber recht ungenau, weil Du nur kleine Ganzzahlen hast und Du die Zwischenwerte nicht siehst. Wenn der Durchfluss also genau 7,5 Impulse pro Sekunde betragen würde, sieht Du immer nur abwechselnd 7 und 8. Das andere Extrem wäre, den Mittelwert seit Inbetriebnahme anzuzeigen. Also immer den aktuellen Durchfluss aufsummieren und durch die Anzahl aller Messungen teilen. Dann hast Du irgendwann den ganz exakten Durchschnitt von mehreren Jahren, aus dem Du aber überhaupt nicht sehen kannst, was gerade passiert, weil sich die Zahl kaum noch bewegt. Du musst Dich also immer entscheiden zwischen Genauigkeit der Anzeige und Änderungsgeschwindigkeit. Von dem her war meine Aussage, dass Genauigkeit und Änderungsgeschwindigkeit bei der Methode unabhängig wären, vielleicht etwas unglücklich. Denn je mehr Du mittelst, desto genauer wird der angezeigte Wert, weil er sich weniger bewegt. Egal mit welcher Methode. Die empirische Vorgehensweise wäre also, den Glättungsfaktor so einzustellen, dass Du so viele Nachkommastellen anzeigen kannst, wie Du sehen möchtest, ohne dass sie sich von Sample zu Sample ändern. Das ganze übrigens immer vorausgesetzt, dass Du eine Anzeige des Momentandurchflusses willst. Wenn Du was anderes möchtest, z.B. den Durchfluss längerfristig protokollieren, musst Du natürlich andere Werte berechnen. Wenn Du also eine Logdatei mit den Durchflüssen pro Minute erstellen willst, dann würde es sich anbieten, immer 60 Messungen zu addieren und deren Summe zu speichern. Dann kannst Du aus den Daten den Durchfluss auf 1/50 Liter genau erkennen. Wenn man schon einen Mikrocontroller hat, spricht ja auch nichts dagegen, mehrere Anzeigen einzubauen. Zum Beispiel einen Momementandurchfluss, der schnell aktualisiert wird und einen, der die Summe/Durchschnitt seit dem letzten Reset zeigt. Also so ähnlich wie die Spritverbrauchsanzeige im Auto.
Die Spritverbrauchsanzeige ist vielleicht allgemein ein gutes Beispiel: Dort wird der Verbrauch in Litern pro 100 km angezeigt. Dieser Wert wird aber nicht nur alle 100 km berechnet oder aus einem gleitendem Fenster über die Messwerte der letzten 100 km bestimmt, sondern mit einer gewissen Glättung aus dem aktuellen Durchfluss bestimmt. Die Einheit des angezeigten Wertes hat also nichts damit zu tun, über welchen Zeitraum gemessen und gemittelt wurde.
Ich wuerd nicht eine Sekunde messen, das ist Schrott, sondern den Abstand der Pulse. Und diesen glaetten, mit den exponential filter, resp tiefpass. Fuer erhoehte Genauigkeit kann man den Abstand von zB 100 Pulsen messen, mit einem Ringbuffer.
Warum soll das Schrott sein? Solange kein Impuls verloren geht, hat man damit den exakten Durchfluss (Anzahl der Impulse) erfasst.
An Abstandsmessung hatte ich natürlich auch schon gedacht. Alleine - das scheint nicht zu funktionieren. Der Hintergrund dürfte sein: Das Ding sendet die Pulse im "Burst", d.h. er entscheidet sich zu Anfang jeder Sekunde wieviele Pulse er senden möchte (maximal 128) ermittel daraus eine "ungefähre" Pausenzeit (mit etwas Sicherheit), am Ende der Pulse ist dann noch etwas mehr als die normale Pausenzeit übrig.
Michael Reinelt schrieb: > gefühlsmäßig hätte ich an > eine Minute gedacht, das wären dann ~8000 Impulse, Ehe man sich Gedanken um mehrere 1000 Impulse zählen macht, sollte man mal schauen wie genau der Sensor überhaupt misst, was nützen dir mehr als 100 Impulse plusminus 1 Impuls wenn der Sensor schon 5% Toleranz hat. Merke: Gefühle sind gut fürs flirten, Ingenieursarbeit hat mehr mit denken zu tun. :-)
Nimm den Ansatz von "xfr" – wenn er Dir gefällt - und lass parallel einen Summenzähler mitlaufen. Du musst ja, nur weil Du den Durchfluss messen willst, die Mengenimpulse nicht wegwerfen.
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