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Mit dem Leistungsanalysator Rohdaten streamen

| Autor / Redakteur: Andreas Maushammer * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Für seinen Leistungsanalysator WT5000 bietet Yokogawa die Möglichkeit, Rohdaten mit bis zu 2 MS/s zu streamen. Über offene Befehlskommandos lässt sich das Messgerät parametrieren und steuern.

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Präzisisions-Leistungsanalysator WT5000: Dank des Options- und Funktionsupdates streamt das Messgerät jetzt Rohdaten. Damit lassen sich Kurvenformdaten zeitsynchron zu den numerischen Messdaten streamen.
Präzisisions-Leistungsanalysator WT5000: Dank des Options- und Funktionsupdates streamt das Messgerät jetzt Rohdaten. Damit lassen sich Kurvenformdaten zeitsynchron zu den numerischen Messdaten streamen.
(Bild: Yokogawa)

Im März 2020 erhielt der Leistungsanalysator WT5000 des Herstellers Yokogawa sein erstes großes Options- und Funktionsupdate: Mit dabei war die Option des Rohdaten-Streamings (/DS-Option). Anwender sind damit in der Lage, Kurvenformdaten zeitsynchron zu den numerischen Messdaten direkt und unbegrenzt in die Prüfstandssoftware zu streamen.

Unter Kurvenformdaten, welche im allgemeinem Sprachgebrauch auch als Rohdaten bezeichnet werden, versteht man die einzelnen Abtastpunkte des verbauten A/D-Wandlers. Der Leistungsanalysator zeichnet zusammen mit der Option /DS-Option diese Abtastpunkte für die Eingangssignale der Ströme und Spannungen sowie der analogen Drehmoment-, Drehzahl- und Auxiliary-Signale auf.

Abhängig von der Anzahl von unterschiedlichen Kurvenformen, die der Anwender speichern möchte, können die mit Abtastraten von bis zu 2 MS/s zu einem Notebook oder direkt in ein Auswertesystem gestreamt werden. Die Daten werden dabei kontinuierlich und lückenlos übertragen. Erst wenn das verwendete Speichermedium des Notebooks oder des Prüfstandrechner voll ist, wird die Aufzeichnung der Messdaten gestoppt.

Wesentliche Vorteile einer Streaming-Option

  • Teure Prüfstandszeit kann eingespart werden: Vor allem die Personen, die an Prüfständen arbeiten, kennen es: Prüfstandszeit ist teuer. Mit der Rohdaten- Streaming-Option kann der Anwender jetzt im Nachgang einer Messung sämtliche Analysen auch offline durchführen. Interessante und für die Entwicklung benötigte Parameter, welche während der Live-Messung nicht mit aufgezeichnet oder berechnet wurden, können jetzt offline über Softwarepakete, wie Matlab, aus den gestreamten und abgespeicherten Kurvenformdaten ermittelt werden. Durch die nachträgliche Parameterermittlung wird nicht nur die Arbeitszeit, wie zum erneuten Rüsten des Prüflings, sondern auch die teure Prüfstandszeit selbst eingespart. Dadurch verschafft die /DS-Option dem Anwender einen erheblichen Zeitvorteil und amortisiert sich darüber hinaus in kürzester Zeit mehr als selbst.
  • Zeitsynchrone Aufzeichnung von numerischen und Kurvenformdaten: Ein weiterer Vorteil ist, dass die Kurvenformdaten zeitgleich und parallel mit den numerischen Messdaten geliefert werden. Somit bekommt der Anwender die vom WT5000 präzise ermittelten numerischen Mess­ergebnisse sowie die parallel aufgezeichneten Kurvenformdaten. Auffälligkeiten in den numerischen Messwerten können jetzt direkt mit den Kurvenformdaten verglichen und somit deren Ursachen schneller untersucht und verstanden werden.
  • Aufzeichnung von transienten Vorgängen: Präzisions-Leistungsanalysatoren wurden ursprünglich für die hochgenaue Messung von eingeschwungenen, stationären Betriebspunkten entwickelt. Mit der Rohdaten-Streaming-Option lassen sich jetzt zusätzlich transiente Vorgänge aufzeichnen und evaluieren. Das ist beispielsweise bei einer Messung des Motoranlaufs oder -bremsvorgangs interessant.

Konfigurationsmöglichkeiten und Funktionsweise

Bevor erste Rohdaten fließen, können anwendungsspezifische Parameter für die Übermittlung der Kurvenformdaten an die Prüfstandssoftware oder an ein Notebook eingestellt werden. Dazu bietet der Analysator folgende Möglichkeiten: Die Abtastrate, mit welcher während der Messung kontinuierlich die Kurvenformdaten ausgegeben werden soll, lässt sich aus folgenden Stufen frei wählen: 10 k, 20 k, 50 k, 100 k, 200 k, 500 k, 1 M und 2 MS/s. Auch die einzelnen Eingangssignale, deren Kurvenformdaten gestreamt werden sollen, können selektiert werden. Das bedeutet, dass ausschließlich die Daten der Ströme, Spannungen und Drehmoment-/Drehzahl- sowie Auxiliary-Signale gestreamt werden, die zuvor ausgewählt wurden.

Beide genannten Konfigurationsmöglichkeiten sind besonders im Hinblick auf die zum Teil großen Datenmengen von Vorteil, welche durch das Rohdaten-Streaming anfallen. Das ist vor allem dann der Fall, wenn man bedenkt, dass solche Messdateien in der Regel über eine längere Zeit gespeichert werden müssen. Unabhängig von der Einstellung der Abtastrate für das Rohdaten-Streaming tastet der Leistungsanalysator WT5000 weiterhin sowohl den Strom- als auch den Spannungspfad für alle sieben Leistungsmesskanäle mit der fest definierten und nicht veränderbaren Abtastrate von 10 MS/s über die A/D-Wandler mit 18 Bit ab. Darauf basieren die numerischen Messergebnisse, die der Analysator ermittelt.

Für das Rohdaten-Streaming bedient sich der WT5000 ebenfalls an diesen 10 MS/s und streamt entsprechend der eingestellten Abtastrate der /DS-Option einen Teil dieser Daten. Hat der Anwender beispielsweise eine Abtastrate von 2 MS/s für das Rohdaten-Streaming eingestellt, so wird jeder fünfte Abtastwert des A/D-Wandlers übermittelt.

Rohdaten-Streaming über Gigabit-Ethernet und USB 3.0

Der Leistungsanalysator überträgt kontinuierlich und lückenlos den Stream über Kommunikationsschnittstellen wie Gigabit-Ethernet oder USB 3.0 mit einer Abtastrate von bis zu 2 MS/s. Nicht zu vergessen sind die numerischen Messdaten sowie die Peak-to-Peak komprimierten Kurvenformdaten, welche parallel und zeitsynchron zu den Rohdaten mit übertragen werden können, sofern der Anwender es möchte. In Zahlen ausgedrückt: Für das Rohdaten-Streaming eines elektrischen Leistungsmesssignals – also für Abtastwerte von einmal Spannung und einmal Strom mit 2 MS/s, fallen 960 MByte Daten pro Minute an. In einer Stunde summieren sich die Daten auf 57,6 GByte.

Tabelle: Information zur Anzahl von Kurvenformen, die in Abhängigkeit von Schnittstelle und Abtastrate kontinuierlich und lückenlos gestreamt werden können.
Tabelle: Information zur Anzahl von Kurvenformen, die in Abhängigkeit von Schnittstelle und Abtastrate kontinuierlich und lückenlos gestreamt werden können.
(Bild: Yokogawa)

Der Prüfstandsrechner oder das angeschlossene Notebook müssen in der Lage sein, diese Datenmengen zu empfangen, zu verarbeiten und abzuspeichern. Gerade im Ethernet-Netzwerk, in welchem mehrere Teilnehmer gleichzeitig Dateien empfangen und senden, ist das kontinuierliche und lückenlose Streamen dieser Datenmengen daher ein Highlight. Aufgrund der unterschiedlichen maximalen Datenraten, welche über die USB 3.0 und Gigabit-Ethernet-Schnittstelle übertragen werden können, liefert die Tabelle eine Information über die Anzahl an Kurvenformen (Waveform Trace Counts), welche sich in Abhängigkeit von der verwendeten Schnittstelle und Abtastrate gleichzeitig streamen lassen.

Typisch für Leistungsanalysatoren des Herstellers Yokogawa sind die offenen Befehlskommandos zum Parametrieren und Steuern der Geräte. Über die jetzt ergänzten Kommandos für das Rohdaten-Streaming lassen sich sämtliche Kurvenformdaten unbegrenzt und ohne Einschränkung direkt in die Software streamen.

In Kombination mit den bereits veröffentlichten Befehlskommandos lässt sich der WT5000 damit vollumfänglich konfigurieren und bedienen. Auch eine bereits programmierte, eigene Messsoftware kann relativ einfach um die Rohdaten-Streaming-Option erweitert werden. Dies ist vor allem für Prüfstandshersteller interessant, welche mit einer eigenen Software arbeiten, aber eben auch für jeden anderen Nutzer, der die Daten in sein System einbinden möchte.

Software parametriert und steuert den Analysator

Bild 1: Analyse-Bereich der WTViewerE-Software, in welchem unter anderem die numerischen Messergebnisse mit den Kurvenformdaten einfach und schnell verglichen werden können.
Bild 1: Analyse-Bereich der WTViewerE-Software, in welchem unter anderem die numerischen Messergebnisse mit den Kurvenformdaten einfach und schnell verglichen werden können.
(Bild: Yokogawa)

Eine Alternative ist die angebotene Software WTViewerE: Mit dieser lässt sich nicht nur der WT5000 parametrieren und steuern, sondern es lassen sich damit jetzt auch die ermittelten Kurvenformdaten streamen. Über die enthaltene Analyse-Funktion können bereits im WTViewerE erste Signalanalysen (Bild 1), aber auch der Vergleich mit den numerischen Messdaten unkompliziert durchgeführt werden. Im Anschluss können, je nach Einstellung, nur der analysierte Ausschnitt der Messdaten oder aber auch die komplette Messung konvertiert und als CSV-Datei ausgegeben werden. Damit ist der Anwender in seiner Arbeitsweise flexibel und kann die Messdaten beliebig für weitere Auswertungen verwenden.

Dieser Beitrag ist im Sonderheft Messtechnik, Sensorik und Test II der ELEKTRONIKPRAXIS (Download PDF) erschienen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Leistungsanalysator WT5000 von Yokgogawa in Kombination mit der Rohdaten-Streaming-Option dem Anwender jetzt erweiterte Möglichkeiten bietet, um unterschiedliche Messaufgaben zu lösen.

* Andreas Maushammer arbeitet als Produktmanager für die Leistungsmesstechnik bei Yokogawa in Herrsching.

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