Schnell mal was messen …

Schnell mal was messen, ohne erst zeitaufwändig eine Messdatenerfassung zu erstellen, und dies bitte „low budget“! Welchem Messtechniker oder Ingenieur ist dieser Auftrag noch nicht erteilt worden?

In der industriellen Analysepraxis ebenso wie in der Wissenschaft wird das Experiment, letztlich die Messung als letzte, absolute Instanz der technischen Wahrheit akzeptiert und reichlich gefordert. Der Anspruch an die Messung ist dabei schnell, flexibel und präzise ein allgemein verständliches numerisches Ergebnis zur Verfügung zu stellen - eben schnell mal was messen. Wobei der Weg vom Messwert zum Messergebnis erst durch weitere Berechnungen beschritten wird, bis das es in einer Grafik oder durch Zahlenwerte visualisiert werden kann.

Dass an dieser Aufgabenstellung die gängigen Tabellenkalkulationsprogramme scheitern liegt auf der Hand. Ein wenig Investition in Messgerät und Mess-Software ist schon erforderlich. Für MATLAB® und die Alternativen wie Octave, FreeMat, Scilab als Berechnungsprogramme, Signalanalysatoren und zur Visualisierung von Messreihen steht im großen Maße Literatur zur Verfügung. Auch Hilfe im Internet durch Foren, Hilfeseiten und Anwendungsbeispiele zu den unterschiedlichsten Aufgabenstellungen ist sehr umfassend gegeben. Warum also nicht gleich diese Tools zur Erfassung der Messwerte nutzen?

Über die Alternativen zu MATLAB® (Octave, FreeMat, Scilab) ist dies proprietär möglich. Für die einfache und schnelle Anwendung stehen hier jedoch (noch) keine entsprechenden Funktionen zur Verfügung.

Anders verhält es sich hier bei MATLAB®, welches durch die Data-Acquisition und Instrument-Control-Toolbox nahezu alle Mess-Hardware namhafter Hersteller unterstützt. Ob HP-IB, VXI, USB oder LAN die Schnittstelle zum Messwert darstellt, ist letztlich zweitrangig, da MATLAB® einen Weg findet, diesen zu erreichen. Mit der Verbindungen zu Raspberry Pi und Arduino-Hardware öffnet sich zudem die Tür zur denkbar kostengünstigsten Prozessautomation.

MATLAB® wurde als Lösung zur numerischen Berechnung und zur grafischen Darstellung von Ergebnissen entwickelt. Es stellt, über die Dualität von Skript-Programmierung und Kommandozeile, ein einfaches, sehr mächtiges Werkzeug des Messtechnikers dar. Der Funktionsumfang von MATLAB® bietet alles, was der Messtechniker in seiner täglichen (Mess-)Arbeit benötigt. Neben der „Sprache“ steht die grafische MATLAB® Desktop-Umgebung zur Verfügung, die verschiedene Ansichten auf Daten, Plots, Code und die Kommandozeile bereithält. Viele Aufgaben lassen sich durch Mausinteraktion und Tastaturkürzel erledigen.

Links:

1. •Meßdatenerfassung mit MATLAB - so einfach geht's!
   

2. •Hardware einstecken und losmessen
   

Beispiele:

Codebeispiele aus „schnell mal was messen“.

Diese Codebeispiele dürfen gemäß den Bedingungen der GNU General Public License Version 3 (oder jeder späteren Version) verändert und verteilt werden.

Für diese, hoffentlich nützlichen, Beispiele wird keinerlei Garantie übernommen. Insbesondere keinerlei Garantie auf die allgemeine Gebrauchsfähigkeit und keinerlei Gewährleistung auf Eignung für einen bestimmten Zweck.

Weitere Details dieser Regelung sind in der GNU General Public License zu finden.

1. •Soundkarte (ZIP-Datei)
   

2. •daq Toolbox (ZIP-Datei)
   

3. •Standards (ZIP-Datei)
   

4. •Professional Audio (ZIP-Datei)
   

5. •Drehzahlmessung (ZIP-Datei)
   

6. •Raspberry Pi (ZIP-Datei)
   

7. •Signale erzeugen und ausgeben (ZIP-Datei)
   

8. •GUI (ZIP-Datei)
   

9. •Datenlogger (ZIP-Datei)
   

Dieser Kurs wird im bayerischen Hochschulverbund als Blockkurs Messen und Signalanalyse mit MATLAB® für den Studiengang MAPR (RSM) angeboten.

Messung und Signalanalyse mit MATLAB®

Das Seminar „Messtechnik in der Praxis - schnell und unkompliziert mit MATLAB®“ bietet Lösungen für die unterschiedlichen Bereiche der täglichen Herausforderung an den Messtechniker/ Messingenieur. Neben der Messung mit der in den meisten PC vorhandenen Soundkarte werden Lösungen für die sogenannten Standardmessaufgaben, Strom, Spannung, Temperatur und Kraft (Dehnungsmessstreifen) aufgezeigt. Ein weiteres Kapitel wendet sich der inzwischen weit gebräuchlichen Nutzung von IEPE-Sensorik und der immer noch im Einsatz befindlichen HP-IB/GPIB Hardware an. Die dank kostengünstiger Adapter und der MATLAB®-Integration nach wie vor extrem gute Dienste leisten kann.

Für den Bereich der Akustik- und Schwingungsmessung ist das Messen mit professioneller Audio Hardware ein spannendes Kapitel. Hier werden mit Mess-Hardware im Kostenbereich von 1000 bis 2000 Euro schnellere und verlässlichere Messergebnisse erzielt als es mit erheblich kostenintensiverer Mess-Hardware möglich ist. Auch für die im Audiobereich unübliche Ausgabe der gemessenen Spannung stellt dieses Kapitel eine Lösung zur Verfügung.

Für die Drehzahlmessung wird ebenfalls ein eigenes Kapitel mit Lösungen zur Verfügung gestellt. Auch steht hier wieder im Vordergrund der Lösungen, wie einfache und kostengünstige Varianten der Signalerfassung zu präzisen Messergebnissen führen.

Ursprünglich als Schulprojekt initiiert, inzwischen in der Messtechnik angekommen, der Raspberry Pi. In diesem Kapitel werden die Möglichkeiten dargelegt, wie die mannigfaltigen Elektronikschnittstellen des Raspberry Pi für Messungen und Prozesssteuerung genutzt werden können. Großer Vorteil des Raspberry Pi neben dem Preis ist die Kommunikation über die LAN Schnittstelle, welche weitverzweigte dezentrale Mess- und Steuerungsstellen möglich macht.

Allerdings ist beim Raspberry Pi neben Programmierung auch Elektronikanpassung erforderlich.

Im Kapitel „Signale erzeugen und ausgeben“ werden die Methoden dargelegt, mit welchen Stimuli abtastsynchron zur Messdatenerfassung bereitgestellt werden können.

Abgeschlossen wird das Seminar mit einem Exkurs zur grafischen Oberfläche unter MATLAB®. Dieser Teil des Seminars legt dar, wie selbst komplexe grafische Oberflächen erstaunlich einfach unter MATLAB® realisiert werden.

Nächste Termine:

1. •Sie können dieses Seminar auch individuell buchen