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Uebung_028a2_AR: Analog-Eingang Kalibrierung mit Adaptern NVS

Uebung_028a2_AR_network

Einleitung

Diese Übung realisiert eine Kalibrierung für einen analogen Eingang. Ein Analogwert wird eingelesen, über zwei Adapterkonvertierungen an einen Kalibrierungsbaustein übergeben und die ermittelten Offset- und Skalierungswerte werden dauerhaft im NVS-Speicher (Non-Volatile Storage) abgelegt. Zwei digitale Eingänge steuern den Kalibriermodus (Offset und Scale). Ein weiterer digitaler Eingang dient als Trigger für die analoge Abtastung und wird gleichzeitig auf einen digitalen Ausgang durchgeschleift.

Verwendete Funktionsbausteine (FBs)

Name Typ Parameter
DigitalInput_I1 logiBUS::io::DI::logiBUS_IXA QI = TRUE, Input = Input_I1
DigitalOutput_Q1 logiBUS::io::DQ::logiBUS_QXA QI = TRUE, Output = Output_Q1
AnalogInput_I4 logiBUS::io::AI::logiBUS_AI_IDA QI = TRUE, Input = AnalogInput_I4, AnalogInput_hysteresis = 50, TimeDelta = 250, TimeRateLimit = 100
CALIBRATE adapter::Engineering::measurements::AR_CALIBRATE Y_Offset = 100.0, Y_Scale = 600.0
NVS_OFFSET logiBUS::storage::esp32_nvs::NVS_AR2 QI = TRUE, KEY = 'OFFSET', DEFAULT_VALUE = 0.0
NVS_SCALE logiBUS::storage::esp32_nvs::NVS_AR2 QI = TRUE, KEY = 'SCALE', DEFAULT_VALUE = 1.0
DigitalInput_I2_CO logiBUS::io::DI::logiBUS_IXA QI = TRUE, Input = Input_I2
DigitalInput_I3_CS logiBUS::io::DI::logiBUS_IXA QI = TRUE, Input = Input_I3
AX_SPLIT_2 adapter::events::unidirectional::AX_SPLIT_2 (keine Parameter)
AD_TO_AUDI adapter::conversion::unidirectional::AD_TO_AUDI (keine Parameter)
AUDI_TO_AR adapter::conversion::unidirectional::AUDI_TO_AR (keine Parameter)

Kurzbeschreibung der Bausteine

  • DigitalInput_I1: Liest einen digitalen Eingang (Input_I1) und leitet das Ereignis über den Adapterausgang IN weiter.
  • DigitalOutput_Q1: Gibt ein digitales Signal auf den Ausgang OUT (Output_Q1) aus, wenn der Adaptereingang OUT angesteuert wird.
  • AnalogInput_I4: Analoger Eingangsbaustein. Bei einer Anfrage (SREQ) liefert er einen Analogwert. Parametriert mit Hysterese, Zeitdelta und Ratenbegrenzung.
  • CALIBRATE: Führt die Kalibrierung durch. Empfängt den Rohwert am Adapter X und die Steuersignale CO (Calibrate Offset) und CS (Calibrate Scale). Gibt den berechneten Offset und die Skalierung über die Adapter OFFSET und SCALE aus.
  • NVS_OFFSET / NVS_SCALE: Speichern einen Gleitkommawert im nichtflüchtigen Speicher unter den Keys 'OFFSET' bzw. 'SCALE' mit vorgegebenen Defaultwerten.
  • DigitalInput_I2_CO / DigitalInput_I3_CS: Zusätzliche digitale Eingänge für die Kalibrierungssteuerung (Input_I2 = Offset-Kalibrierung, Input_I3 = Scale-Kalibrierung).
  • AX_SPLIT_2: Verteilt ein eingehendes Adapterereignis auf zwei Ausgänge (OUT1 und OUT2).
  • AD_TO_AUDI: Wandelt einen Analogdaten-Adapter (AD_IN) in einen universellen Analogwert-Adapter (AUDI_OUT) um.
  • AUDI_TO_AR: Wandelt einen universellen Analogwert-Adapter (AUDI_IN) in einen Real-Adapter (AR_OUT) um. Hinweis: Die doppelte Konvertierung ist notwendig – eine direkte AD→AR Konvertierung würde einem „reinterpret_cast“ entsprechen und ist daher zu vermeiden.

Programmablauf und Verbindungen

Der Ablauf wird durch den digitalen Eingang Input_I1 gestartet:

  1. Ereignisverteilung: Das von DigitalInput_I1 kommende Ereignis (Adapter IN) gelangt zu AX_SPLIT_2. Dieses teilt das Ereignis auf:
  2. OUT1 → verbunden mit DigitalOutput_Q1.OUT → der digitale Ausgang Output_Q1 wird gesetzt.

  3. OUT2 → verbunden mit AnalogInput_I4.SREQ → löst die analoge Abtastung aus.

  4. Analoger Messwert: AnalogInput_I4 liefert nach der Abtastung einen Analogdaten-Adapter über seinen Ausgang IN. Dieser wird an AD_TO_AUDI.AD_IN übergeben.

  5. Konvertierungskette:

  6. AD_TO_AUDI wandelt den Analogdaten-Adapter in einen universellen Analogwert-Adapter (AUDI_OUT).
  7. AUDI_TO_AR wandelt diesen in einen Real-Adapter (AR_OUT) um.

  8. Der Real-Adapter wird an den Kalibrierungseingang CALIBRATE.X weitergeleitet.

  9. Kalibrierung: Gleichzeitig liegen an CALIBRATE.CO der Eingang Input_I2 (über DigitalInput_I2_CO) und an CALIBRATE.CS der Eingang Input_I3 (über DigitalInput_I3_CS) an. Je nach aktiviertem Steuersignal berechnet CALIBRATE den neuen Offset oder die neue Skalierung. Die Voreinstellungen (Y_Offset = 100.0, Y_Scale = 600.0) dienen als Basis.

  10. Persistente Speicherung:

  11. Der ermittelte Offset (Adapter OFFSET) wird an NVS_OFFSET.VAL übergeben und unter dem Key 'OFFSET' abgelegt.
  12. Der ermittelte Skalierungsfaktor (Adapter SCALE) wird an NVS_SCALE.VAL übergeben und unter dem Key 'SCALE' abgelegt.

Die Kalibrierungswerte bleiben damit auch nach einem Neustart der Steuerung erhalten.

Zusammenfassung

Die Übung demonstriert eine vollständige Signalkette von der digitalen Triggerung über die analoge Erfassung, Adapterkonvertierung, Kalibrierung bis zur dauerhaften Speicherung der Korrekturwerte im NVS. Sie verdeutlicht den Umgang mit mehreren Adaptertypen (Ereignis-, Daten- und Real-Adapter) und das Zusammenspiel von Standard-FBs der logiBUS-Bibliothek mit speziellen Engineering-Bausteinen. Die doppelte Adapterkonvertierung zwischen Analogdaten und Real-Werten wird explizit kommentiert, um typische Fehler bei der Verwendung von reinterpret_cast zu vermeiden.