Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kaufberatung USB-Messkarte


von Finn L. (fino90)


Lesenswert?

Hallo zusammen,
ich bin neu hier möchte mich erst einmal kurz vorstellen. Von der 
Ausbildung her stehe ich kurz vor dem Masterabschluss als 
Maschinenbauingenieur. Ich bin also kein Elektrotechniker, so dass ich 
um etwas Nachsicht bitte. Ich versuche mich jedoch nach und nach in 
diesen Bereich einzuarbeiten. Im Laufe meines Studiums und bei dem ein 
oder andren Projekt konnte ich mir durch die Suche im Forum 
weiterhelfen. Um qualifizierte Hilfe für andere geben zu können fehlt 
mir noch die Erfahrung. Zuletzt habe ich gute Erfahrungen mit einem 
Board von Cypress (CY8CKIT-059 PSoC® 5LP) in einer kleinen 
automatisierten Anwendung sammeln können. Soweit zu mir und jetzt zu 
meinem Problem.

Ich möchte eine USB-Messkarte anschaffen und habe ein begrenztes Budget 
von (300-500€). Je nachdem wie gut ich das ganze meinem Vorgesetzten 
verkaufen kann. Da drin muss dann auch schon die Software zur Erfassung 
enthalten sein. Im ersten Schritt würde ein Einfaches ablegen der Daten 
in einem Text-Dokument oder ähnlichem völlig ausreichen. In der Uni 
hatten wir eine Messkarte von Goldammer. Diese fand ich super, jedoch 
liegt die in einer anderen Preisklasse. In der Anwendung möchte ich so 
flexibel wie möglich sein und habe unten zwei aktuelle Anwendungen 
beschrieben.  Ich habe gesehen dass es Karten mit Digital-E/A-Kanälen 
und analogen Ausgängen gibt. Für so etwas habe ich bisher  das Board von 
Cypress verwendet. Hat jemand Erfahrung mit den USB-Messlaboren von 
REDLAB 
(https://www.reichelt.de/USB-Messlabor-A-D-Messkarten/ME-REDLAB-TC/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=114236&GROUPID=4051&artnr=ME+REDLAB+TC&SEARCH=%252A). 
Würde so etwas für meine Anwendung ausreichen?  Als Anforderungen neben 
den Anwendungen unten habe ich:  Software zur Erfassung  mit beim Gerät, 
das Ganze sollte in einem Gehäuse mit Schraub- oder anderen Klemmen 
gekapselt sein. Spannungen bis +-20V . Wenn das Teil auch Thermoelemente 
erfassen könnte wäre das Spitze.
Schau ich bei diesen Geräten an der richtigen Stelle oder sollte ich 
etwas ganz anderen verwenden?

Anwendung 1:
Motordaten einer älteren Maschine über analoge Ausgänge der 
Antriebsregler erfassen. Die analogen Ausgänge haben 8 Bit bei +-10V und 
passen alle 2ms ihren Wert an. Insgesamt möchte ich in dieser Anwendung 
6 Kanäle (single-ended, +-10V) mit  mindesten 500Hz und 8Bit erfassen.
Eine höhere Auflösung macht wahrscheinlich keinen Sinn, wenn das Signal 
schon nicht höher aufgelöst ist oder?

Anwendung 2:
Spannungsabfall innerhalb einer konduktiven Erwärmungsanlage messen. 
Dazu müssten zwei Wechselspannungen mit einem Effektivwert <4V möglichst 
simultan erfasst werden. Wenn dies zu aufwändig sein sollte könnte ich 
auf simultan verzichten, da es um eine Grobe Wirkungsgrad Abschätzung 
der Anlage in unterschiedlichen zuständen/ Werkstücken geht. Dann würden 
mich noch die Frequenzanteile im Spannungsverlauf interessieren. Dazu 
wollte ich eine FFT von den erfassten Signalen machen (wenn ich die 
Daten vorliegen habe ist das kein Problem mehr).
Der Aufbau sieht folgendermaßen aus: Ein Thyristorsteller stellt den 
primär Strom von einem Transformator (80kVA, pri. 400V/200A, sek. 
3,7V/22kA) ein. Im sekundären Kreis befindet sich ein Bauteil und wird 
direkt vom Strom durchflossen.
Ich möchte hier 2 Kanäle (differenziell, Wechselspannung mit ca.3,7V und 
2V und einer Grundfrequenz von 50Hz) erfassen. Sehe ich das richtig, 
dass bei einem sauberen Sinus nach dem  Nyquist-Shannon-Abtasttheorem 
eine Abtastfrequenz von 100Hz grade ausreichen würde. Das Signal in 
dieser Anwendung wird ja noch durch den Thyristorsteller beeinflusst. 
Dadurch müssten deutlich höhere Frequenzanteile zu erwarten sein. Kann 
jemand abschätzen welche Abtastfrequenz hier notwendig ist um das Signal 
sicher zu erfassen. Reicht da schon 1kHz oder sollte das deutlich 
schneller sein? Auflösen würde ich das Signal gerne mit 12 Bit oder 
höher.

So weit erstmal. Ich hoffe das Ganze ist ausreichend genau beschrieben 
warte gespannt auf eure Ratschläge, Fragen und Anmerkungen.

Viele Grüße

von Jim M. (turboj)


Lesenswert?

Finn L. schrieb:
> Sehe ich das richtig,
> dass bei einem sauberen Sinus nach dem  Nyquist-Shannon-Abtasttheorem
> eine Abtastfrequenz von 100Hz grade ausreichen würde

Nö, denn ...

Finn L. schrieb:
> Das Signal in
> dieser Anwendung wird ja noch durch den Thyristorsteller beeinflusst.

Mit anderen Worten: Du brauchst 1-2 Größenordnungen mehr Abtastfrequenz.

Finn L. schrieb:
> Hat jemand Erfahrung mit den USB-Messlaboren von
> REDLAB

Das verlinkte Teil ist nur für 24 Bit Temperaturmessung mit 2 Hz 
Samplingrate gedacht.
Im Handbuch wird USB HID erwäht, das nur 64KByte/sec maximal macht.


Im Deinem Preisbereich um 500 EUR wird man nur mit fertigen USB 
Oszilloskopen aus Asien hinkommen. Ordentliches Arbeitsmaterial sieht 
anders aus - leider auch preislich.

von Finn L. (fino90)


Lesenswert?

#Jim Meba: Danke für die schnelle Antwort!

Jim M. schrieb:
> Das verlinkte Teil ist nur für 24 Bit Temperaturmessung

Mist da habe ich einen falschen Link kopiert. Dieser hätte es sein 
sollen: 
https://www.reichelt.de/USB-Messlabor-A-D-Messkarten/LABJACK-T7/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=163855&GROUPID=4051&artnr=LABJACK+T7&SEARCH=%252A

Jim M. schrieb:
> Im Deinem Preisbereich um 500 EUR wird man nur mit fertigen USB
> Oszilloskopen aus Asien hinkommen. Ordentliches Arbeitsmaterial sieht
> anders aus - leider auch preislich.

Okay, das hatte ich fast befürchtet. Wären die einfachen Karten von 
Goldammer 
(http://www.goldammer.de/?langid=0&left=details&cardtype=G0C-1034-0) 
ausreichend. Oder gibt es schon etwas Vernünftiges in einem niedrigeren 
Preissegment. Ich möchte vor allem vergleichende Messungen durchführen. 
Das heißt ich habe einen Prozess und ändere etwas und möchte dann sehen 
wie sich die Prozessgrößen ändern. Ich brauch also keine absolute 
Genauigkeit  um qualitative aussagen treffen zu können.

von Jim M. (turboj)


Lesenswert?

Finn L. schrieb:
> Mist da habe ich einen falschen Link kopiert. Dieser hätte es sein
> sollen:
> 
https://www.reichelt.de/USB-Messlabor-A-D-Messkarten/LABJACK-T7/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=163855&GROUPID=4051&artnr=LABJACK+T7&SEARCH=%252A

Schon besser. ;-) Sehe grade nicht auf die Schnelle wie hoch die 
Abtastungsraten gehen, könnte aber passen für Dich.

Der hätte allerdings keine isolierten Eingänge, d.h. alles wäre bei USB 
auf den PE vom Stromanschluss bezogen. Oszilloskope verhalten sich 
übrigens genauso.

Bei Verwendung von Ethernet und einer Powerbank als Spannugsquelle wäre 
man halbwegs isoliert - so man UTP Patchkabel benutzt. Das kann Segen 
oder Fluch sein (letzteres wenn man am Gerät beim Anfassen eine gewischt 
bekommt).

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.