Neue jbeam Erweiterung erleichtert Verrechnung von Kanälen mit unterschiedlichen Zeitbasen und Einheiten

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1 Neue jbeam Erweiterung erleichtert Verrechnung von Kanälen mit unterschiedlichen Zeitbasen und Einheiten Übersicht In vielen messtechnischen Anwendungen werden die Messdaten nicht über ein und dasselbe Messgerät und mit einer einheitlichen Messrate aufgezeichnet. Gerade in Bussystemen (CAN) sind die Messwerte eventbasiert und haben weder eine konstante Messrate noch einen gemeinsamen Zeitkanal. Bei der Verrechnung zweier Kanäle (z.b. A + B ) können unterschiedliche Probleme auftreten: Die Werte der beiden Kanäle sind nicht indexsynchron, d.h. eine Berechnung kann nicht als A[i] + B[i] durchgeführt werden. Kanal B muss auf die x-werte des Kanals A neu abgetastet werden. Die beiden Kanäle haben nicht die gleichen Einheiten. Bei einigen Berechnungen müssen sie aber kompatibel sein. 3 cm + 17 mm sollte 47 mm und 3cm * 17mm sollte 5,1 cm² ergeben. Beide Problembereiche werden nun in jbeam mit einer Erweiterung der Formel-Berechnung benutzerfreundlich, d.h. voll automatisch, gelöst. Nähere Informationen dazu finden Sie im PDF Verrechnung von Kanälen mit unterschiedlichen Zeitbasen und Einheiten. Kanäle mit unterschiedlichen Zeitbasen Der Zeit-Bezug der einzelnen Werte eines Messdatenkanals kann entweder über implizite oder explizite Werte definiert werden. Im Fall von impliziten Werten werden die x-werte über X-Offset und X-Delta sowie der X-Einheit definiert. Dies setzt eine konstante Messrate voraus. Im Fall von expliziten Werten existiert ein kompletter Kanal, dessen Werte den x-bezug definieren. Beispiel 1: Kanäle mit unterschiedlichen X-Basen Zeitdaten sowie die Differenz, berechnet Index-basierend (grün - falsch) und X-basierend (schwarz - korrekt). Automatische Neuabtastung in der Formelberechnung Die Berechnung Formeleditor für numerische Daten kann ab Version die notwendige Neuabtastung automatisch vornehmen. Wenn im entsprechenden Dialog Datenobjekte als Eingangsobjekte definiert werden, wird bei Kanälen sofort getestet, ob alle Eingangskanäle die

2 gleiche x-basis haben. Ist dies der Fall, so wird der Auswahlpunkt Index basierend blau dargestellt. Gibt es bei den Eingangskanälen Unterschiede bei der x-basis, so ändert sich die Darstellung im Dialog und ein Hinweistext erscheint rot. Die letzte Entscheidung bezüglich der Neuabtastung verbleibt beim Benutzer, da es Sonderfälle geben kann, wo die x-basis unterschiedlich ist, aber dennoch Index-basiert gerechnet werden soll. Bei der Formel A + B Max(C) kann C eine unterschiedliche x-basis zu A und B haben. Dies ist aber unbedenklich, da nur das Maximum dieses Kanals in die Berechnung eingeht. Zwei Eingangskanäle haben eine unterschiedliche x-basis, wenn eine der folgenden Bedingungen gilt: A hat einen unabhängigen Kanal (expliziter Zeit-Kanal) und B nicht. B hat einen unabhängigen Kanal (expliziter Zeit-Kanal) und A nicht. A hat einen anderen unabhängigen Kanal (expliziter Zeit-Kanal) als B. Weder A noch B haben einen unabhängigen Kanal und entweder X-Offset, X-Delta oder die X-Einheit sind unterschiedlich. Beispiel 2: Kanäle mit unterschiedlichen impliziten Zeitdaten werden mit den Formeln A + B bzw. B + A verrechnet. Außerhalb des überlappenden Bereichs sind die Ergebniswerte NaN. Neuabtastung Bei der Neuabtastung wird den unterschiedlichen Datentypen Rechnung getragen: Bitkanäle: Für die Neuabtastung wird die Methode Sample-Hold angewendet, d.h. es wird keine Interpolation durchgeführt, sondern der jeweilige Wert wird gehalten, bis sich der Original-Wert ändert.

3 Andere Kanäle (Double, Float, Integer, Long): Für die Neuabtastung wird die Methode AutoAverageLinear angewendet. Je nachdem, wie viele alte Werte in dem jeweiligen neuen x- Intervall liegen, wird entweder eine Mittelwertbildung (N > 2) oder eine lineare Interpolation durchgeführt. Verschachtelte Arithmetik in der Formelberechnung Wenn der x-basierende Berechnungsmodus aktiviert ist, wird jeweils bei den einzelnen arithmetischen Operatoren eine Neuabtastung durchgeführt. Grundsätzlich gilt, dass der erste Term die x-basis definiert; d.h. das Ergebnis von A + B hat die X-Basis von A. Ein temporärer Kanal B mit dem Werteverlauf von B bezogen auf die X-Basis von A wird angelegt, bevor die eigentliche Berechnung (index-basierend mit B ) durchgeführt wird. Der Ergebniskanal hat genau die gleiche Anzahl Werte wie Kanal A. Hat A einen expliziten Kanal als X- Basis, so wird dem Ergebniskanal der gleiche Kanal als expliziter (unabhängiger) Kanal zugewiesen. Hat A keinen expliziten Kanal, so erhält der Ergebniskanal die gleichen X-Parameter (X-Offset, X- Delta, X-Einheit). Durch Wahl der Reihenfolge A + B oder B + A kann der Anwender entscheiden, ob z.b. hochgesampelt oder heruntergesampelt wird. Mit dem Sonderfall A A + B erhält man den Werteverlauf des Kanals B basierend auf der X-Basis des Kanals A. Beispiel 3: Mit den Formeln A A + B sowie B B + A werden die Werteverläufe A bzw. B auf die jeweils neue Zeitbasis B bzw. A umgerechnet. Eine Formel mit mehreren arithmetischen Operationen wird nacheinander ausgeführt. Zum Beispiel wird bei der Formel A + B + C zunächst B + C berechnet (R1) und anschließend A + R1. Sowohl bei B + C wie auch bei A + R1 wird das Ergebnis die X-Basis des ersten Operanden haben. D.h. R1 wird die X-Basis von B und das Gesamtergebnis immer die X-Basis von A haben.

4 Beispiel 4: Zwei Boolesche Kanäle werden verknüpft und automatisch neuabgetastet. Es wird bei Booleschen Kanälen automatisch die Sample-Hold Methode verwendet. Kanäle mit unterschiedlicher X-Basis im Liniengraf Generell gilt schon immer, dass Kanäle mit unterschiedlicher X-Basis gleichzeitig problemlos gezeichnet werden können, so lange sie über x aufgetragen werden (meist die Zeit), siehe Beispiel 1. Bei einer Darstellung A(X1) über B(X2), z.b. Drehmoment über Drehzahl, ergeben sich aber falsche Darstellungen, falls X1 und X2 unterschiedlich sind. Ab jbeam Version unterstützt das XY-Diagramm auch die automatische Umrechnung, falls der x-kanal sowie der y-kanal unterschiedliche X-Basen besitzen. Beispiel 5: Grafische Darstellung zweier Kanäle mit unterschiedlichen X-Basen, ohne Neuberechnung (blau) sowie mit automatischer Neuberechnung (rot und grün). Vergleich zur Neuabtastung im MDF-Importer Der MDF Importer (sowohl MDF Version 3 wie auch Version 4) hat bereits in der Vergangenheit die Möglichkeit geboten, die Ergebniskanäle auf ein neues gemeinsames X-Raster umzurechnen (Neuabtasten). Da heutige MDF-Dateien bis über Kanäle beinhalten, gibt es hier ein Gemisch von sehr langsamen, langsamen, mittleren, schnellen und sehr schnellen Kanälen. Die Entscheidung für eine neue gemeinsame Abtastrate ist hier nicht einfach zu treffen. Meistens werden darüber hinaus auch Kanäle umgerechnet, die eigentlich nicht umgerechnet werden müssten. Die AMS empfiehlt daher, das Neuabtasten (Resampeln) in Zukunft nicht mehr im MDF-Importer durchzuführen, sondern automatisch im Formel-Editor bzw. in der xy-grafik.

5 Generischer Einheitenservice in der Berechnung Formel-Editor Neben der automatischen Neuabtastung bei arithmetischen Operationen zweier Kanäle mit unterschiedlichen Zeitbasen benutzt der Formel-Editor auch den in jbeam vorhandenen generischen Einheiten-Service, um Einheiten-korrekte Berechnungen durchführen zu können. Hierzu werden die Einheiten der Eingangs-Datenobjekte genutzt. Zusätzlich können Konstanten auch mit Einheiten eingegeben werden. Die Operationen plus, minus, tan2(), etc. erfordern, dass die beiden Terme kompatible Einheiten besitzen. Ist dies nicht der Fall, so hat das Ergebnis den / die Wert(e) NaN und den Fehler Einheiten sind nicht kompatibel. Hat bei diesen Operationen ein Term keine Einheit, wird so gerechnet, als ob dieser die gleiche Einheit besitzt wie der andere Term. Mit der neuen Funktion tobaseunit(a) wird das Argument A in die Basis-Einheit umgerechnet: tobaseunit(4 kn) ergibt 4.000,0 m kg/s². Die neue Funktion tounit(a; x) konvertiert die Werte des Kanals A in einen neuen Kanal: a. tounit(a; B) Die Zieleinheit ist die Einheit des Terms B, welches ein InputObjekt sein kann. b. tounit(a; cm ) Die Zieleinheit wird innerhalb der Anführungszeichen angegeben. Hinweise zur Benutzung von Einheiten: Der erste Eingangskanal hat in der Formel die Bezeichnung A. A kann aber auch die Einheit Ampere sein. Der Formel-Editor muss aus dem Kontext erkennen, welche Bedeutung A hat. 3 ms ergibt die Konstante 0,003s 3 s m ergibt 3 Sekunden Meter 4 m/s A ergibt die Konstante 4 Am/s (4 m/s) A ergibt 4 m/s multipliziert mit dem Eingangskanal A sin(90 ) ergibt 1,000 sin(90) ergibt 0,894 sin(rad(90)) ergibt 1,000 3m / 2s 3m + 5 ergibt 1,5 m/s ergibt 8 m 4 m 2 m²km ergibt 8 m³ km 4 m + 2 m²km ergibt NaN mit dem Fehler: Einheiten sind nicht kompatibel: "m" und "m²km" Wert(2m*{1,3; 3,5}; 2) ergibt die Konstante 7,0 m: der zweite Wert des internen Kanals bestehend aus den beiden Werten {1,3 und 3,5} multipliziert mit der Konstanten 2m. tobaseunit(4 km) 4.000,0 m