Entwicklung eines digitalen Filters für einen Prüfstand

Entwicklung eines digitalen Filters für einen Prüfstand

Aufgabenstellung und Motivation

Da Inbetriebnahmezeiten von Industrieanlagen, hier Druckregler-Prüfstände, immer kürzer und Kosten gesenkt werden sollen, sah man durch das Ersetzen der mehrfach verwendeten analogen Filterkarten Potential einen Schritt in die geforderte Richtung zu machen. Umgesetzt sollte dies durch den Einsatz eines digitalen Filters in Form eines C-Programmes werden, welches auf einem Industrie-Rechner mit dem Betriebssystem OS 9000 eingesetzt werden sollte. Auch die analoge Filterkarte als Fehlerquelle würde damit beseitigt werden, da analoge Bauteile verwendet werden. Diese bringen Bauteilstreuungen und Änderungen bei Temperaturschwankungen und Alterserscheinungen mit sich.

Aufnahme des Ist-Standes

Das Erfassen des Ist-Standes nahm während der Diplomarbeit viel Zeit in Anspruch, jedoch lohnte es sich im späteren Verlauf sehr, dass man am Anfang diese Zeit geopfert hatte, da das Gesamtverständnis für den Ablauf und den Prüfvorgang sich als wichtig erwies. Man betrachtet in diesem Punkt, das Produkt, welches in dem Prüfstand geprüft wurde, den Signalverlauf der zu filternden Signale, das Prüfverfahren und vor allem den analogen Besselfilter der ersetzt werden sollte.

Grundlagen

Grundlage für die Realisierung bildete die Vorlesung Digitale Signalverarbeitung von Prof. Englberger. Im speziellen das Entwickeln eines digitalen FIR-Filters. Kombiniert wurde das digitale Filter mit einem Hammingfenster.

Das Umsetzen der Grundlagen in das C-Programm bildete den Kern der Diplomarbeit. Gearbeitet wurde mit der Entwicklungsumgebung von Hawk (Version 2.3).

Inbetriebnahme

Den Abschluss der Arbeit bildete das erfolgreiche in Betrieb nehmen eines Parallelmesssystemes zur Messwertaufnahme und das digitale Filtern dieser Messwerte mit dem verfassten C-Code um einen Vergleich zum analogen Filter anzustellen. Die Kommunikation des verwendeten 15bit A/D-Wandlers, zum Einlesen der Messwerte mit einem 10kHz Tiefpassfilter am Eingang, mit dem Industrierechner bei veränderbarer Abtastfrequenz stellte dabei eine besondere Herausforderung dar. Das Kommunizieren mit dem Rechner erfolgte über eine Netzwerkverbindung mit der TELNET-Kommandoebene.

Erstellt von Bertram Fernolend, Dezember 2004