Frequenzmessung/Geschwindigkeitsmessung
Über die folgenden Objekte werden die Parameter in der EL5021 (ab FW07) und EL5021-0090 für die Berechnung der Frequenz bzw. Geschwindigkeit eingestellt. Die ermittelte Frequenz bzw. Geschwindigkeit wird in Index 0x6000:13 als 32 Bit-Wert oder 0x6000:1A als 16 Bit-Wert als Prozessdatum ausgegeben.
Index (hex) | Name | Bedeutung | Default |
|---|---|---|---|
8000:0F | Frequency window base | Legt die Einheit für das Zeitfenster der Frequenzmessung fest. | 0x00 (1µs) |
8000:11 | Frequency window | Dies ist die Zeit, über die die Frequenz ermittelt wird. Es wird die Anzahl der Perioden und der Analoganteil (die Periodenauflösung) im Zeitfenster gemessen und dann durch die Zeitfenstergröße geteilt.
Die Skalierung des Ausgabewertes wird bestimmt durch
Die Frequenzberechnung wird lokal ausgeführt und nutzt keine Distributed-Clocks-Funktion. | 0x2710 (10000dez) |
8000:1D | Frequency numerator | Frequenz Zählerwert, dient zur Skalierung der Frequenz, vgl. Frequenzskalierung. | 0x00000064 |
8000:1E | Frequency denominator | Frequenz Nennerwert, dient zur Skalierung der Frequenz und Geschwindigkeitsberechnung, vgl. Frequenzskalierung und Beispiel zur Geschwindigkeitsberechnung. | 0x0000001 |
8000:1F | Frequency Filter | IIR Filter |
|
Frequenzskalierung
Die Frequenz kann über die beiden Indizes 0x8000:1D „Frequency numerator“ und 0x8000:1E „Fequency denominator“ skaliert werden. Die eingegebenen Werte ergeben eine Bruchzahl. Durch diese Zahl muss dividiert werden, damit man z. B. die Einheit in Hertz erhält:
0x8000:1D „Frequency numerator“ = 100
0x8000:1E „Frequency denominatior“ = 1
- Bruchzahl: 100
- Ausgabe der Frequenz 100: 0,01 Hz
Da es sich bei einem Positionsgeber mit Sin/Cos-Schnittstelle um ein analoges Ausgangssignal handelt, werden, im Gegensatz zu digitalen Inkrementalencodern, bei der Frequenzmessung nicht nur die ganzen Perioden berücksichtigt, sondern auch der Analoganteil der Perioden. Die Periodenanteil-Ermittlung wird dabei im CoE, Index 0x8001:11 „Analog resolution“ eingestellt.
Der „Counter Value“ (0x6000:11) setzt sich aus dem Periodenzähler und dem Periodenanteil zusammen.
Beispiel: Encoder-Ausgabe: 2048 Impulse, 0x8001:11 „Analog resolution“: 10 Bit
- Prozessdatum „Counter Value“: 32 Bit, Anzahl Perioden 22 Bit, Analoganteil 10 Bit,
- Eine volle mechanische Umdrehung entspricht 360° = 2048*1024 Impulse = 2097152 Inkremente (2048 Perioden)
Beispiel für die Geschwindigkeitsberechnung
Die Geschwindigkeitsberechnung basiert auf der Frequenzmessung, diese wird wie folgt ermittelt:
f= (S2-S1)/tf | |
|---|---|
f | zu messende Frequenz. Über Index 0x8000:1D „Frequency numerator“ kann die Skalierung der Frequenz bestimmt werden. |
S1 | Counter Value an Position 1 |
S2 | Counter Value an Position 2 |
tf | Zeitfenster für die Frequenzermittlung, dieses kann über Index 0x8000:0F „Frequency window base“ und Index 0x8000:11 „Frequency window“ eingestellt werden. |
Die Geschwindigkeit steht im folgenden Verhältnis zur Frequenz:
v = f/a | |
|---|---|
v | zu berechnende Geschwindigkeit |
f | gemessene Frequenz |
a | Umrechnungsfaktor [Impulse/Einheit] für die Geschwindigkeit. Dieser wird in Index 0x8000:1D „Frequency numerator“ und 0x8000:1E „Frequency denominator“ eingetragen |
Der Umrechnungsfaktor a kann wie folgt bestimmt werden:
Beispiel Geschwindigkeitsberechnung in m/s:
12 mm Fahrweg entsprechen einer vollen mechanischen Umdrehung, und somit einem „Counter Value“ von 2097152 Inkremente (2048 Perioden).
- a = 2048 Perioden / 12 mm = 170,666667 Perioden/mm = 170666,667 Perioden/m
Die Ausgabe des Messwertes ist im Wesentlichen abhängig von der Einheit, in der die Frequenz bestimmt und in der der Umrechnungsfaktor angegeben wird.
Index (hex) | Name | Bsp. Eingestellter Wert | Kommentar |
|---|---|---|---|
8000:1D | Frequency numerator | 100 | Ausgabe des Wertes in 0,01 Hz |
8000:1E | Frequency denominator | 170666667 | Umrechnungsfaktor a in Impulse/mm |
In diesen Fall wird die Geschwindigkeit in Index 0x6000:13 „Frequency value“ als 32 Bit-Wert oder 0x6000:1A „Frequency value (int16) als 16 Bit-Wert in der folgenden Einheit ausgegeben:
Dies bedeutet, der Wert muss mit 0,00001 multipliziert werden, um die Einheit in m/s zu erhalten. Um eine hohe Auflösung des Ausgabewertes zu erhalten, sollten die Werte in 0x8000:1D „Frequency numerator“ und 0x8000:1E „Frequency denominator“ möglichst in der gleichen Größenordnung angegeben werden.
Beispiel Geschwindigkeitsberechnung in Umdrehungen/min:
Nach einer vollen Umdrehung ergibt sich ein „Counter Value“ von 2048 Perioden.
- a = 2048 Perioden / 1 Umdrehung = 2048 Perioden/Umdrehung
Die Ausgabe des Messwertes ist im Wesentlichen abhängig von der Einheit, in der die Frequenz bestimmt und in der der Umrechnungsfaktor angegeben wird.
Index (hex) | Name | Bsp. Eingestellter Wert | Kommentar |
|---|---|---|---|
8000:1D | Frequency numerator | 6000 | Ausgabe des Wertes in 0,01 U/min |
8000:1E | Frequency denominator | 2048 | Umrechnungsfaktor in Periode/Umdrehung |
In diesem Fall wird die Geschwindigkeit in Index 0x6000:13 „Frequency value“ als 32 Bit-Wert oder 0x6000:1A „Frequency value (int16)“ als 16 Bit-Wert in der folgenden Einheit ausgegeben:
Dies bedeutet, der Wert muss mit 0,01 multipliziert werden, um die Einheit in Umdrehungen/s zu erhalten, bzw. Multiplikation mit 0,6 für Umdrehungen/min.
Um eine hohe Auflösung des Ausgabewertes zu erhalten, sollten die Werte in 0x8000:1D „Frequency numerator“ und 0x8000:1E „Frequency denominator“ möglichst in der gleichen Größenordnung angegeben werden.