Moku PID-Controller Benutzerhandbuch

Moku PID-Regler

Technische Daten

• Geschlossener Regelkreis Bandbreite: >100 kHz
• Merkmale: In Echtzeit konfigurierbare Feedback-Controller
• Anwendungen: Geeignet zur Temperatur- und Laserfrequenzstabilisierung
• Zusätzlich Funktionen: Eingebettetes Oszilloskop und Datenlogger

Einführung

Der Moku PID-Regler (Proportional-Integral-Derivative) verfügt über in Echtzeit konfigurierbare Rückkopplungsregler mit einer Regelbandbreite von >100 kHz. Dadurch kann jeder Regler in Anwendungen eingesetzt werden, die sowohl niedrige als auch hohe Rückkopplungsbandbreiten erfordern, wie z. B. Temperatur- und Laserfrequenzstabilisierung. Der PID-Regler verfügt außerdem über ein integriertes Oszilloskop und einen Datenlogger zur Beobachtung des kurz- und langfristigen Verhaltens des Reglers. Nachfolgend finden Sie eine Einführung in die zugrunde liegende Architektur des Geräts. Wir bieten außerdem einen allgemeinen Example in der Kurzanleitung und eine kleine Anzahl ausführlicher Examples, um verschiedene Möglichkeiten zur Verwendung des PID-Reglers von Moku zu demonstrieren. Diese Benutzerhandbücher sind auf die grafischen Oberflächen von macOS, Windows, iPadOS und visionOS zugeschnitten. Wenn Sie Ihre Anwendung lieber automatisieren möchten, können Sie die Moku-API verwenden; verfügbar für Python, MATLAB, LabVIEWund mehr. Lesen Sie die API-Referenz, um loszulegen. Für beide Arbeitsabläufe steht KI-gestützte Hilfe zur Verfügung. Die KI-Hilfe ist in die Moku-Anwendung integriert und liefert schnelle, intelligente Antworten auf Ihre Fragen, egal ob Sie Instrumente konfigurieren oder Setups beheben. Sie basiert auf Moku-Handbüchern, der Liquid Instruments Knowledge Base und mehr, sodass Sie die Datenblätter überspringen und direkt zur Lösung gelangen können.

Greifen Sie über das Hauptmenü auf die KI-Hilfe zu

Abbildung 1. Benutzeroberfläche des PID-Reglers mit dem Blockdiagramm des Instruments (oben), dem eingebetteten Oszilloskop-Bedienfeld (unten) und den Oszilloskop-Einstellungsfeldern (unten rechts)

Weitere Informationen zu den Spezifikationen der einzelnen Moku-Geräte finden Sie in unserer Produktdokumentation. Dort finden Sie die Spezifikationen und die Datenblätter zum PID-Regler.

Kurzanleitung

Hier beschreiben wir die Einrichtung des Moku PID-Reglers und zeigen einen typischen Anwendungsfall für das Gerät. In diesem BeispielampWir integrieren den PID-Regler in ein Rückkopplungssystem. Das Messsignal wird als Eingang 1 bereitgestellt, das Referenzsignal als Eingang 2. Der Ausgang wird von Ausgang 1 an den Aktuator im Rückkopplungssystem gesendet. In diesem Fall wird der PID-Regler als einfacher Proportional-Integral-Regler (PI) ohne Differentialanteil verwendet.

• Schritt 1: Konfigurieren Sie die analogen Frontend-Einstellungen für die Signaleingänge
  Legen Sie die analogen Front-End-Einstellungen für den Eingang fest. In diesem Fall haben sowohl Eingang1 als auch Eingang2 eine Eingangsimpedanz von 50 Ω, eine Dämpfung von 0 dB und verwenden DC-Kopplung.
• Schritt 2: Konfigurieren der Steuermatrix
  In diesem BeispielampDie Matrix wird beispielsweise als [1,-1;0,0] gewählt. Dies bedeutet, dass die Matrix die Differenz zwischen den beiden Eingaben, dem erfassten und dem Referenzsignal, berechnet und an den Controller weitergibt.
• Schritt 3: Konfigurieren Sie den Eingangs-/Ausgangs-Offset
  Abhängig von den Einstellungen des Regelkreises ist es manchmal wünschenswert, einen DC-Offset in die Berechnung des Fehlersignals einzuführen. Zum BeispielampWenn das Fehlersignal an Eingang 1 beispielsweise einen DC-Offset von 10 mV aufweist, kann dies durch Einstellen des Eingangs-Offsets auf –10 mV ausgeglichen werden. Ähnliche Anpassungen können durch Hinzufügen von Ausgangs-Offsets nach dem Controller-Block vorgenommen werden.
• Schritt 4: Konfigurieren Sie die Lautstärketage-Grenzen
  Zusätzlich zu den Offsets kann der Benutzer auch Voltage-Grenzen an jedem der Ausgangsports. Diese Grenzen stellen sicher, dass übermäßige Lautstärketages werden auf keine Komponente im Steuerungssystem angewendet. Für dieses Beispielample, die Offsets werden auf 0 gesetzt, ohne Begrenzungen für den Ausgabeport.
• Schritt 5: Konfigurieren des PID-Reglers
  Konfigurieren Sie nun die Reaktion, indem Sie den PID-Block auswählen. Dadurch öffnet sich ein interaktives Fenster, das die PID-Reaktion als Funktion der Frequenz anzeigt. Das Verhalten des PID-Reglers kann dann durch Aktivieren/Deaktivieren der verschiedenen Terme und Eingabe des Verstärkungswerts für jeden Term geändert werden. Dies geschieht durch Ziehen der Markierungen im interaktiven Diagramm und deren gewünschte Änderung. Für dieses Beispielampie, der Differenzial- und der Doppelintegrator sind deaktiviert, nur der Integrator und die Proportionalverstärkung sind aktiv. Die Proportionalverstärkung liegt bei 0 dB, die Integrator-Übergangsfrequenz bei 1 kHz.
  Notiz: Dieser Schritt kann mehrmals wiederholt werden, um das Verhalten des PID-Reglers nach Bedarf zu ändern.
• Schritt 6: Signale auf dem Oszilloskop beobachten
  Nachdem der PID-Regler eingestellt wurde, können die Signale über Messpunkte beobachtet werden. Aktivieren Sie die Messpunkte vor dem Regler und am Reglerausgang. Durch Klicken auf diese Messpunkte wird das eingebettete Oszilloskop-Menü geöffnet und das Signal an diesem Punkt in der Kette angezeigt. Weitere Informationen zur Bedienung finden Sie im Oszilloskop-Handbuch.
• Schritt 7: Aktivieren Sie die Ausgänge.
  Sobald das Oszilloskop für die Signalbeobachtung eingerichtet ist, kann der Ausgang aktiviert werden. Klicken Sie auf das Ausgangssymbol, um zwischen Aus, 0 dB Verstärkung und 14 dB Verstärkung zu wählen. Für dieses BeispielampAls kleinster Bereich wird 0 dB gewählt.

Abbildung 3. Verwenden des eingebetteten Oszilloskops zum Überwachen von Signalen vor und nach dem Controller.

• Schritt 8: Aktualisieren des PID-Reglers
  Bei aktiviertem Ausgang ist das Rückkopplungssystem geschlossen. Das integrierte Oszilloskop dient zur Beobachtung des Fehler- und Steuersignals. Mithilfe dieser Messpunkte zur Überwachung von Änderungen kann der PID-Regler optimiert werden, um die Regelkreisleistung zu optimieren oder die Rauschunterdrückung zu maximieren.
  Notiz: Andere Moku-Instrumente, wie etwa das Phasenmessgerät und der Zeit- und Frequenzanalysator, können zusätzliche Messwerte zur Quantifizierung der Leistung liefern.

Abbildung 4. Einstellen der PID-Reglerverstärkungen durch Beobachtung der Signale auf dem Oszilloskop.

Arbeitsprinzip

Das PID-Regler-Instrument von Moku bietet eine benutzerfreundliche Oberfläche zur Anpassung proportionaler, integraler und derivativer Verstärkungen in einer Rückkopplungsschleife. Der PID wird durch Kaskadierung zweier PID-Regler zur Erzeugung des endgültigen Ausgangssignals implementiert. Diese Architektur ermöglicht Funktionen wie einen Doppelintegrator oder einen mehrteiligen Frequenzgang im erweiterten Modus. Die grundlegende Regelungsstruktur ist im folgenden Blockdiagramm dargestellt.

Abbildung 5. Blockdiagramm des Moku PID-Controllers.

Sowohl PIDA als auch PIDB haben eine identische Struktur. Das Verhalten des PID-Reglers kann durch den Zeitbereichsausdruck wie folgt zusammengefasst werden:

ct = Kpe t + KI∫ et dt + KD dx t

Mit Hilfe einer Laplace-Transformation kann dies in den Frequenzbereich umgewandelt werden als

C s = KPE s + KIE ss + KDE ss

PID-Regler werden häufig in Rückkopplungssystemen eingesetzt, da sie einfach zu bedienen und zu implementieren sind. Konzeptionell trägt jeder Pfad zur Korrektur des gemessenen Fehlers zwischen Eingangs- und Referenzsignal bei. Der Proportionalanteil korrigiert den aktuellen Fehler, kann aber den stationären Fehler nicht eliminieren. Der Integralanteil begegnet diesem Problem, indem er das Fehlersignal über die Zeit akkumuliert und so die Stabilität fördert, indem er den stationären Fehler gegen Null treibt. Um die Leistung weiter zu verbessern, reagiert der Differentialanteil auf die Änderungsrate des Fehlers, die dampens schnelle Schwankungen, die die proportionalen und integralen Terme sonst amplify. In der Praxis wird die PI-Konfiguration häufig verwendet, da sie einen geringen stationären Fehler bietet und gleichzeitig einfach zu implementieren ist. Der Moku PID-Regler bietet außerdem die Möglichkeit, die Sättigung der Integrator- und Ableitungsterme einzustellen. Diese Sättigungsstufen ermöglichen den Systemen eine endliche Verstärkung bei sehr niedrigen und sehr hohen Frequenzen. Die Begrenzung der Integratorverstärkung bei niedrigen Frequenzen verhindert eine langfristige Rauschansammlung, die das System sonst an seine Grenzen bringen könnte.tage-Grenzen. Ebenso kann das Setzen von Sättigungsgrenzen eine unendliche Verstärkung für hochfrequentes Rauschen in Differenzierern vermeiden und so die Leistung verbessern. Sättigungsgrenzen verbessern zwar die Stabilität und helfen bei der Feinabstimmung, zu niedrige Grenzwerte können jedoch die Fehlerkorrekturfähigkeit des Reglers einschränken und zu einer schlechten stationären Leistung führen. Weitere Informationen zu Rückkopplungssystemen und PID-Reglern finden Sie in der sechsteiligen App-Serie.

• Teil 1: Frequenzbereichssteuerung: Definition einer Übertragungsfunktion
• Teil 2: Rückkopplungssteuerung: Aufbau von Rückkopplungsregelkreisen
• Teil 3: Stabilität und Verzögerungen: Bewertung der Stabilität in Rückkopplungsregelkreisen
• Teil 4: Schleifenformung: Frequenzbereichsabstimmung
• Teil 5: Aktuatorsättigung in Steuerungssystemen verstehen
• Teil 6: PID-Regler: Frequenzbereichsmodelle und Anwendungen

Verwendung des Instruments

Signaleingänge
Die analogen Frontend-Einstellungen für jeden Eingangskanal des PID-Reglers können individuell konfiguriert werden. Klicken Sie auf das Symbol, um die Eingangseinstellungen für den Signaleingang zu konfigurieren.

Abbildung 6. Konfiguration der analogen Eingänge am PID-Regler.

• Wählen Sie zwischen AC- und DC-Eingangskopplung.
• Wählen Sie zwischen 50 Ω und 1 MΩ Eingangsimpedanz (hardwareabhängig).
• Wählen Sie eine Eingabeaufforderung aus.

Steuermatrix

Die Steuermatrix kombiniert, skaliert neu und verteilt das Eingangssignal an die beiden unabhängigen PID-Regler. Der Ausgangsvektor ist das Produkt aus Steuermatrix und Eingangsvektor.

Abbildung 7. Steuermatrix im Blockdiagramm und Pfadschema.

wobei Pfad1 = a × In1 + b × In2 und Pfad2 = c × In1 + d × In2.

Der Wert jedes Elements in der Regelmatrix kann zwischen -20 und +20 eingestellt werden. Die Verstärkung kann um 0.1 erhöht werden, wenn der Absolutwert kleiner als 10 ist, und um 1, wenn der Absolutwert zwischen 10 und 20 liegt. Somit kann die Matrix zum Addieren oder Subtrahieren zweier Eingangssignale verwendet werden, um stattdessen einen Differenz- oder Gleichtakteingang für den PID-Regler zu nutzen.

PID-Regler
Jeder Kanal ist mit einem unabhängigen PID-Regler ausgestattet, der der Steuermatrix nachgeschaltet ist, welche die Eingänge eines Kanalpaares kombiniert. Diese Konfiguration ermöglicht eine präzise Steuerung des Rückkopplungspfads jedes Kanals nach der Signalmischung. Sind mehr als zwei Kanäle verfügbar, können Sie über den Pfeil oben auf die anderen Kanäle zugreifen. Jede Steuermatrix speist zwei PID-Blöcke, die jeweils mit einem Ausgang verbunden sind. Der Signalpfad wird im PID-Instrument als Blockdiagramm dargestellt. Zur Konfiguration der PID-Verstärkungen kann der PID-Block ausgewählt und anschließend entweder im Basis- oder im erweiterten Modus bedient werden.

Abbildung 8. Zugriff auf mehrere PIDs auf Moku: Pro.

Basismodus

Der Basismodus des PID-Reglers bietet eine einfache Möglichkeit, die PID-Verstärkungen zu ändern.

Abbildung 9. Schnittstelle für den Zugriff auf den Basismodus des PID-Blocks.

1. Aktivieren/Deaktivieren-Schaltfläche für den entsprechenden Verstärkungsparameter.
2. Feld zum Beobachten oder Eingeben der Zahlen für jeden Verstärkungsparameter.
3. Entsprechendes interaktives PID-Antwortdiagramm.
4. Markierungen auf dem Diagramm zeigen die aktivierten Verstärkungsparameter an.
5. Wechseln Sie zwischen Betrags- und Phasendiagrammen.
6. Erhöhen/Verringern Sie die Gesamtverstärkung des PID-Reglers.
7. Wechseln Sie zwischen dem Basis- und dem erweiterten Modus.
8. Schließen Sie den PID-Block.

Die Verstärkungsfelder der verschiedenen Parameter werden unten beschrieben

Tabelle 1. Parameter des PID-Blocks

Schnelle PID-Konfiguration
Im Basismodus des PID-Reglers können Benutzer den Proportional-, Integrator- und Differenzierer ändern, ohne den Block öffnen zu müssen, wie im Screenshot gezeigt.

Abbildung 10. Zugriff auf die Schnellsteuerung des PID-Blocks.

1. Schaltfläche zum Aktivieren/Deaktivieren von Proportional (P), Integrator (I) und Derivativ (D).
2. Feld zum Beobachten und/oder Eingeben der Zahlen für jeden Verstärkungsparameter-

Erweiterter Modus
Der erweiterte Modus des PID-Reglers bietet die Flexibilität, die Verstärkungseinstellungen des PID-Reglers manuell anzupassen. Der Benutzer kann auf jeden Verstärkungsparameter von zwei kaskadierten PID-Blöcken aus zugreifen – Abschnitt A und Abschnitt B. Die kombinierte Reaktion der beiden Abschnitte wird im PID-Reaktionsdiagramm dargestellt.

Abbildung 11. Zugriff auf die Schnittstelle für den erweiterten Modus im PID-Block.

1. Aktivieren/Deaktivieren Sie den entsprechenden Abschnitt. Durch Deaktivieren eines Abschnitts wird sichergestellt, dass nur der andere Abschnitt aktiv ist. Das Deaktivieren beider Abschnitte führt zu einer Durchgangs-/Signalrelaislogik.
2. Aktivieren/Deaktivieren Sie den entsprechenden Verstärkungsparameter in jedem Abschnitt.
3. Feld zum Beobachten oder Eingeben der Zahlen für jeden Verstärkungsparameter in dB oder Hz.
4. Entsprechendes PID-Antwortdiagramm.
5. Wechseln Sie zwischen Betrags- und Phasendiagrammen.
6. Schließen Sie den PID-Block.

Die Gewinne der verschiedenen Parameter sind unten dargestellt

Tabelle 2. Verschiedene Parameter des PID-Abschnitts

Notiz: Doppelte Integratoren können im erweiterten Modus implementiert werden, indem die Integratorkaskade in Abschnitt A und Abschnitt B kaskadiert wird.

Controller-Pfadeinstellungen
Weitere Blockdiagrammelemente im PID-Regler sind Schalter zum Aktivieren/Deaktivieren des Signals im Verarbeitungspfad, Offsets, die auf das Eingangssignal oder das Steuersignal angewendet werden können, und die Anwendung von Voltage-Grenzen der Ausgangskanäle.

Abbildung 12. Pfadeinstellungen des PID-Reglers.

1. Geben Sie den Eingabe-Offset vor dem Controller ein.
2. Öffnen/schließen Sie den Eingangsschalter vom Eingangssignal zum Controller.
3. Öffnen/schließen Sie den Ausgangsschalter vom Controller zum Ausgang.
4. Geben Sie den Ausgabe-Offset ein, bevor er als Ausgabe generiert wird.
5. Aktivieren/Deaktivieren der Lautstärketage Begrenzer.
6. Geben Sie die hohe und niedrige Lautstärke eintage-Grenzen.
7. Aktivieren/Deaktivieren Sie den Ausgang und stellen Sie die Ausgangsverstärkung ein (falls zutreffend).

Versätze
Ein DC-Offset kann sowohl vor als auch nach dem Regler auf das Signal angewendet werden. Eingangsoffsets können zur gemessenen Prozessvariable addiert oder von ihr subtrahiert werden, bevor sie dem PID-Block zugeführt wird. Diese dienen zur Korrektur von Sensorkalibrierungsfehlern oder zur Behandlung bekannter Abweichungen vom Fehlerpunkt. Ausgangsoffsets werden zum Ausgang des PID-Blocks addiert, bevor dieser an den Aktuator oder das System gesendet wird. Diese Offsets werden verwendet, um den Betrieb im System um einen bekannten Nennwert herum aufrechtzuerhalten oder wenn der Aktuator zum Betrieb eine Standardvorspannung benötigt.

Schalter
Mit den Schaltern kann der Regelkreis aktiviert oder deaktiviert werden. Bei geöffneten Schaltern gibt der Eingangsschalter Nullen an den Regler aus, während der Ausgangsschalter Nullen an den Ausgang ausgibt. Durch Klicken und Schließen des Eingangsschalters wird das Eingangssignal wieder an den Regler weitergeleitet. Ebenso wird durch Klicken des Ausgangsschalters das Reglersignal an den Ausgangssignalpfad weitergeleitet. Jedes Mal, wenn die Schalter geöffnet und geschlossen werden, werden die Integrator- und Differenzierregister im PID-Regler gelöscht.

Bandtage-Grenzen
BandtagDie Grenzwerte können angewendet werden, bevor die Signale von den Ausgangsports generiert werden. Diese Grenzwerte stellen sicher, dass der Ausgang bei diesen Voltage-Pegel, wenn das Signal den angegebenen Schwellenwert überschreitet. Zum BeispielampBetrachten wir beispielsweise ein System, das nur mit positivem Vol arbeitettages. Ein Eingangsoffset wäre nützlich, um ein Nulldurchgangsfehlersignal mit einem Ausgangsoffset zu erzeugen, um es auf einen positiven Pegel zurückzusetzen. Die VoltagDie Grenzwerte wären sinnvoll, um sicherzustellen, dass das Mindestvolumentage ist immer größer als Null.

Beobachtung der Daten

Eingebettetes Oszilloskop

Abbildung 13. Sondenpunktsignale viewim eingebetteten Oszilloskop.

Datenerfassung 

Abbildung 14. Eingebetteter Datenlogger im PID-Regler.

Der eingebettete Datenlogger kann Daten über ein Netzwerk streamen oder im integrierten Speicher unseres Moku speichern. Weitere Informationen finden Sie im Benutzerhandbuch des Datenloggers. Weitere Streaming-Informationen finden Sie in unserer API-Referenz.

Daten exportieren
Exportieren Sie Daten, indem Sie auf das Freigabesymbol klicken. Alle aktiven Messpunkte werden im Live-Datenexport oder in der Protokollierung erfasst. Öffnen Sie das eingebettete Oszilloskop oder den Datenlogger, um Live- bzw. Protokolldaten zu exportieren.

Live-Daten 

Abbildung 15. Benutzeroberfläche und Einstellungen für den Datenexport.

So speichern Sie Livedaten

1. Wählen Sie den zu exportierenden Datentyp aus
   • Traces Speichert die Trace-Daten für alle sichtbaren Signalspuren entweder im CSV- oder MATLAB-Format.
   • Screenshots: Sehen Sie sich das App-Fenster als Bild im PNG- oder JPG-Format an.
   • Einstellungen speichert die aktuellen Geräteeinstellungen in einer TXT-Datei file.
   • Measurements speichert die aktiven Messwerte entweder im CSV- oder MATLAB-Format.
   • Hochauflösende Daten, die vollständige Speichertiefe der Statistikwerte für alle sichtbaren Kanäle, im LI-, CSV-, HDF5-, MAT- oder NPY-Format.
2. Wählen Sie das Exportformat aus.
3. Wählen Sie die FileNamenspräfix für Ihren Export. Dies ist standardmäßig auf „MokuPIDControllerData“ eingestellt und kann in jeden beliebigen fileName aus alphanumerischen Zeichen und Unterstrichen. Ein timestamp und das Datenformat wird an das Präfix angehängt, um sicherzustellen, dass fileName ist eindeutig. Zum BeispielampDatei: „MokuPIDControllerData_YYYYMMDD_HHMMSS_Traces.csv“
4. Geben Sie zusätzliche Kommentare ein, die in beliebigen textbasierten file Kopfzeile.
5. Wählen Sie das Exportziel auf Ihrem lokalen Computer. Wenn „Mein files“ oder „Teilen“ ausgewählt ist, wird der genaue Speicherort ausgewählt, wenn auf die Schaltfläche „Exportieren“ geklickt wird. Mehrere Exporttypen können gleichzeitig mit „Meine Files und Teilen, aber es kann jeweils nur ein Exporttyp in die Zwischenablage exportiert werden.
6. Exportieren Sie die Daten oder
7. Schließen Sie das Fenster zum Exportieren von Daten, ohne zu exportieren.

Protokollierte Daten

Abbildung 16. File Exportieren der Benutzeroberfläche und Einstellungen.

So speichern Sie protokollierte Daten:

1. Alle auswählen files im Speicher des Geräts protokolliert, um heruntergeladen oder konvertiert zu werden.
2. Ausgewählte löschen file/S.
3. Durchsuchen und auswählen file/s zum Herunterladen oder Konvertieren.
4. Wählen Sie eine optionale file Konvertierungsformat.
5. Wählen Sie einen Speicherort für den Export Ihrer ausgewählten filees zu.
6. Exportieren Sie die Daten.
7. Schließen Sie das Fenster zum Exportieren von Daten, ohne zu exportieren.

Examples

Verwendung von PID in einem Feedback-System
Der Moku PID-Regler kann direkt in verschiedene Feedback-Systeme integriert werden. Ein einfaches BeispielampDabei wird ein PID-Regler verwendet, um den Flüssigkeitsfluss in einem Tank zu steuern.

Abbildung 17. Blockdiagramm des Wassertanksystems.

Betrachten Sie ein einfaches Blockdiagramm eines Tanksystems. Der Tank verwendet zwei Ventile, um den Zu- und Abfluss einer Flüssigkeit in den Tank zu steuern. Ein Sensor misst den Flüssigkeitsstand im Tank und gibt ihn als Volumen an den Moku weiter.tage-Signal. Der Moku PID-Regler erzeugt dann ein Signal zur Steuerung der Ventile.

• Schritt 1: Konfigurieren Sie die analogen Frontend-Einstellungen für die Signaleingänge
  Legen Sie die analogen Frontend-Einstellungen für den Eingang fest. In diesem Fall haben beide Eingänge eine Eingangsimpedanz von 50 Ω, um der Quelle zu entsprechen, eine Dämpfung von -20 dB und verwenden DC-Kopplung.
• Schritt 2: Konfigurieren der Steuermatrix
  Konfigurieren Sie die Steuermatrix so, dass Input1 in Steuerpfad 1 und Input1 in Steuerpfad 2 verwendet wird. Da für beide Systeme die gleichen Wasserstandsinformationen benötigt werden, verwenden beide Steuerpfade dieselben Informationen. Die Matrix nimmt die Werte [1, 0; 1, 0] an.
• Schritt 3: Konfigurieren Sie die Eingabe- und Ausgabe-Offsets
  Die eingegebenen Offsets liefern den Referenzsollwert. Je nach Ventil kann die Höhe in ein Volumen übersetzt werdentage mithilfe eines Skalierungsfaktors. Dieser kann dann verwendet werden, um den Referenz-DC-Offset zu generieren und somit ein Fehlersignal zu erzeugen. Da die Ventile im unipolaren Modus arbeiten, müssen die Ausgangsoffsets sicherstellen, dass das Signal jederzeit positiv ist. Dies kann durch die Aktivierung des VoltagDie Grenzwerte müssen mindestens 0 V betragen.

Abbildung 18. PID-Reglerschnittstelle zur Implementierung von Feedback im Tanksystem.

• Schritt 4: Konfigurieren des PID-Blocks
  Der PID-Regler kann für den Betrieb auf die gewünschte Konfiguration eingestellt werden. Die optimalen Werte lassen sich analytisch durch eine Open-Loop-Analyse des Tanksystems berechnen. Alternativ kann der Regelkreis mit sehr geringen Verstärkungen aktiviert und diese langsam erhöht werden, bis er instabil wird.
• Schritt 5: Aktivieren Sie die Ausgänge
  Sobald die PID-Blöcke konfiguriert sind, können die Ausgänge aktiviert werden. Diese Ausgänge dienen zur Steuerung des Ventilbetriebs.
• Schritt 6: Beobachten Sie die Ein- und Ausgänge des Controllers
  Platzieren Sie Sonden an den Eingangskanälen und an den Ausgängen des PID-Reglers.

Zusätzliche Tools

Hauptmenü
Das Hauptmenü kann durch Klicken auf das Symbol in der oberen linken Ecke aufgerufen werden.

KI-Hilfe … Öffnet ein Fenster zum Chatten mit einer KI, die darauf trainiert ist, Moku-spezifische Hilfe zu leisten (Strg/Cmd+F1)
Meine Geräte kehrt zum Geräteauswahlbildschirm zurück
Schalten zu einem anderen Instrument
Einstellungen speichern/abrufen

• Aktuellen Gerätestatus speichern (Strg/Cmd+S)
• Zuletzt gespeicherten Gerätestatus laden (Strg/Cmd+O)
• Zeigt die aktuellen Geräteeinstellungen an, mit der Option, die Einstellungen zu exportieren.

Gerät zurücksetzen in den Standardzustand zurückzusetzen (Strg/Cmd+R)
Instrument synchronisieren Slots im Multi-Instrument-Modus*
Extern Die 10-MHz-Taktauswahl bestimmt, ob der interne 10-MHz-Takt verwendet wird.
Taktmischungskonfiguration öffnet das Popup-Fenster zur Konfiguration der Taktmischung *
Stromversorgung Zugangsklappe*
File Manager Zugriffstool
File Wandeltr Zugriffstool
Einstellungen Zugriffstool
Verwenden Sie, falls verfügbar, die aktuellen Einstellungen oder das aktuelle Gerät.

HilfeDie 

• Flüssige Instrumente webDie Site wird im Standardbrowser geöffnet
• Liste der Tastenkombinationen (Strg/Cmd+H)
• Handbuch Öffnen Sie das Benutzerhandbuch in Ihrem Standardbrowser (F1)
• Melden Sie ein Problem dem Liquid Instruments-Team
• Die Datenschutzrichtlinie wird im Standardbrowser geöffnet
• Diagnose exportieren exportiert eine Diagnose file Sie können es zur Unterstützung an das Liquid Instruments-Team senden.
• Informationen zur App-Version anzeigen, nach Updates oder Lizenzinformationen suchen

File Konverter 

Der File Der Konverter kann über das Hauptmenü aufgerufen werden. File Konverter konvertiert ein Moku-Binärformat (.li) auf dem lokalen Computer in das Format .csv, .mat, .hdf5 oder .npy. Die konvertierte file wird im selben Ordner wie das Original gespeichert file.

Abbildung 20. File Benutzeroberfläche des Konverters.

Um einen file

1. Wählen Sie ein file Typ.
2. Öffnen Sie ein file (Strg/Cmd+O) oder Ordner (Strg/Cmd+Shift+O) oder per Drag & Drop in den File Konverter zum Konvertieren der file.

Präferenzen und Einstellungen

Das Einstellungsfenster ist über das Hauptmenü erreichbar. Hier können Sie die Farbdarstellungen für jeden Kanal neu zuweisen, zwischen hellem und dunklem Modus wechseln usw. Im gesamten Handbuch werden die Standardfarben zur Darstellung der Instrumentenfunktionen verwendet.

Abbildung 21. Voreinstellungen und Einstellungen für die Desktop-App (a) und die iPad-App (b).

1. Ändern Sie das App-Design zwischen dunklem und hellem Modus.
2. Wählen Sie, ob vor dem Schließen von Instrumentenfenstern eine Warnung angezeigt wird.
3. Tippen Sie, um die den Eingangskanälen zugeordnete Farbe zu ändern.
4. Tippen Sie, um die den Ausgabekanälen zugeordnete Farbe zu ändern.
5. Tippen Sie, um die dem Mathematikkanal zugeordnete Farbe zu ändern.
6. Wählen Sie aus, ob Instrumente jedes Mal mit der zuletzt verwendeten Einstellung oder den Standardwerten geöffnet werden.
7. Löschen Sie alle automatisch gespeicherten Einstellungen und setzen Sie sie auf die Standardeinstellungen zurück.
8. Einstellungen speichern und anwenden.
9. Setzen Sie alle Anwendungseinstellungen auf ihren Standardzustand zurück.
10. Benachrichtigen Sie, wenn eine neue Version der App verfügbar ist. Ihr Gerät muss mit dem Internet verbunden sein, um nach Updates zu suchen.
11. Markieren Sie Berührungspunkte auf dem Bildschirm mit Kreisen. Dies kann für Demonstrationen nützlich sein.
12. Öffnen Sie Informationen zur installierten Moku-Anwendung und -Lizenz.

Externer Referenztakt

Ihr Moku unterstützt möglicherweise die Verwendung einer externen Referenzuhr. Dadurch kann Moku mit mehreren Moku-Geräten oder anderen Laborgeräten synchronisiert, auf eine stabilere Zeitreferenz eingestellt oder in Laborstandards integriert werden. Der Referenzuhr-Ein- und -Ausgang befindet sich auf der Rückseite des Geräts. Jede externe Referenzoption ist hardwareabhängig.view die verfügbaren externen Referenzoptionen für Ihr Moku.

Referenzeingabe: Akzeptiert ein Taktsignal von einer externen Quelle, wie z. B. einem anderen Moku, einem Laborfrequenzstandard oder einer Atomreferenz (z. B.ample, eine Rubidiumuhr oder ein GPS-gesteuerter Oszillator).

Referenzausgabe: Liefert die interne Referenzuhr von Moku an andere Geräte, die eine Synchronisierung erfordern.

Wenn Ihr Signal verloren geht oder die Frequenz nicht mehr stimmt, verwendet Ihr Moku wieder seine eigene interne Uhr, bis das Referenzsignal wieder da ist. Überprüfen Sie in diesem Fall, ob die Quelle aktiviert ist und die richtige Impedanz, ampAn die Referenz werden Grad, Toleranz, Frequenz und Modulation angehängt. Überprüfen Sie die erforderlichen Spezifikationen in den Gerätedatenblättern. Wenn die Referenz wieder in Reichweite ist, ändert sich der Status auf „Validierung“ und dann auf „Gültig“, sobald die Sperre wiederhergestellt ist.

10 MHz externe Referenz

Um die externe 10-MHz-Referenzfunktion zu nutzen, stellen Sie sicher, dass „Immer intern verwenden“ in der Moku-Anwendung deaktiviert ist. Sie finden es im Hauptmenü unter „Externer 10-MHz-Takt“. Wenn dann ein externes Signal an Ihren Moku-Referenzeingang angelegt wird und Ihr Moku darauf reagiert, wird in der App ein Popup-Fenster angezeigt. Bei einigen Geräten werden die Informationen zur externen Referenz auch im LED-Status angezeigt. Weitere Informationen finden Sie in Ihrer Moku-Kurzanleitung.

Abbildung 22. Moku-Hauptmenü mit deaktivierter Referenz „Immer interne verwenden“ und Verwendung einer externen Referenz.

Taktmischungskonfiguration

Sofern verfügbar, kombiniert Moku bis zu vier Taktquellen gleichzeitig für präzisere Phasen-, Frequenz- und Intervallmessungen über alle Zeitskalen hinweg. Ein Vol mit geringem PhasenrauschentagDer e-Controlled Crystal Oscillator (VCXO) wird mit einem 1 ppb Oven-Controlled Crystal Oscillator (OCXO) für optimales Breitband-Phasenrauschen und Stabilität gemischt, der mit einer externen Frequenzreferenz und GPS-Disziplinierung weiter gemischt werden kann, um Moku mit Ihrem Labor und UTC zu synchronisieren. Der VCXO und der OCXO werden immer für das Taktgenerierungssignal verwendet. Die externen und 1-pps-Referenzen sind optional und können in den Einstellungen „Clock blending configuration…“ im Hauptmenü aktiviert oder deaktiviert werden. Die Schleifenbänder werden basierend auf den verschiedenen möglichen K-Quellenkonfigurationen angepasst, wie in Abbildung 23 gezeigt, wo die Frequenzen der Bänder darstellen, wo das Phasenrauschen jedes Oszillators dominiert. Lesen Sie für weitere Details, wie das Clock Blending auf Mok: DD e lta funktioniert.

Abbildung 23. Moku Clock Blending-Konfigurationsdialog mit einer externen 10-MHz-Frequenzreferenz und aktiviertem GNSS.

1. Zur Takterzeugung wird immer eine VCXO-Jitter-Referenz verwendet, die hochfrequenten Jitter mit dem geringsten Rauschen verarbeitet.
2. Zur Takterzeugung wird immer eine OCXO-Jitter-Referenz verwendet, um eine mittelfristige Stabilität zu gewährleisten.
3. Die externe 10/100-MHz-Frequenzreferenz verwendet eine externe „10 MHz“- oder „100 MHz“-Referenz, um die Drift im lokalen Oszillator zu korrigieren. Beachten Sie, dass Ihr Moku nach jedem Wechsel zwischen einer 10-MHz- und einer 100-MHz-Quelle neu gestartet werden muss.
4.  Die 1-pps-Synchronisationsreferenz verwendet eine „externe“ oder „GNSS“-Referenz zur Synchronisierung mit UTC und zur Korrektur der Drift im lokalen Oszillator. Die geschätzte Taktstabilität ist ein Maß dafür, wie stark die Referenzleistung im Verhältnis zur lokalen OCXO/VCXO-Zeitbasis abweicht (wie aktuell gemischt und, falls aktiviert, gesteuert durch die externe 10/100-MHz-Referenz).

FAQs