Математиката в кошера

[tsc1]

И аз снощи си помислих същото за тези големи нощни колебания в теглото. Това са вероятно грешки от измерването. И тъй като няма как да се променя софтуера на везните, то трябва да се промени самия метод на мерене. Тензодатчиците не бива да стоят постоянно натоварени!!! Това създава много проблеми, поради ниското ниво на сигнала. Има дрейф на нулата, има силни температурни зависимости на самия тензоелемент. Преди всяко мерене трябва да има нулиране или резултата от предишно измерване да е тара за следващото и да се отчита само разликата.
И моля колегите, не отклонявайте темата в посока хранене, гъстота на сиропа и всичко в страни от математиката и методите за събиране на данни. Ще стане поредния гювеч.

[Mateev]

Ако софтуера на кантара не може да се променя, то тогава трябва да искаме от него данни през по-кратък период от време. Например веднъж в минутата. След това обединяваме всеки 30 измервания в барове с период половин час, смятаме агрегатните функции, и си правим анализа предимно със стойноста на функцията AVERAGE. Това е единственият начин поне малко от малко да изчистим флуктуациите от външните случайни фактори.

Ако има някаква систематична грешка (например влияние от външната температура), нея няма как да я изчистим, но можем да се опитаме да я компенсираме, ако първо изтестваме каква е тази грешка посредством един празен кошер.

Ако има систематична грешка от ХИСТЕРЕЗИС, тогава сме в голяма беда. При такъв тип систематични грешки трябва да се промени конструкцията на кантара или да се подменят тензодатчиците.

Ако има систематична грешка поради малко битове на АЦП-то, то тогава усредняването по посочения по-горе метод ще ни помогне донякъде да спасим положението. На практика с това усредняване може да се извадят допълнителни битове с информация, но линейноста в тях няма да е много добра.

При всички случаи трябва да имаме много на брой измервания през кратки интервали от време, и после да се смята тяхната средна стойност. Този метод позволява да си изчистят много от случайните флуктуации и така да получим по-изчистени данни за анализ.

[tsc1]

Всички изброени грешки ги има, за съжаление и от хистерезис. Напълно съм съгласен с това, което предлагаш като метод на обработка на данните. А за да намалим до минимум грешките от самото мерене, за да няма натрупване на грешка - нулиране преди всяко измерване. И тъй като няма как да разтоварваме кантара до нула преди измерването, то за тара се взема резултата от предишното измерване. На нас не ни трябват абсолютните стойности на теглото с много голяма точност, а промените в малки интервали от време.

[Mateev]

За съжаление няма как да правим нулиране преди всяко измерване. Нулирането е един от начините за КАЛИБРИРАНЕ, след като предварително на кантара сме сложили точно определено ПРЕДВАРИТЕЛНО ИЗВЕСТНО тегло. В случая слагаме на кантара 0 kg и след това с натискане на бутона премахваме ОФСЕТА (отместването на правата). За да се извърши пълноценно калибриране, след това трябва да сложим някакво точно тегло (напр. 100kg.) и посредством него да КАЛИБРИРАМЕ НАКЛОНА НА ПРАВАТА. Тоест калибрирането е процес на определяне на 2 различни точки от правата с еталонни тежести, посредством които тя вече е ЕДНОЗНАЧНО ОПРЕДЕЛЕНА.

Тези две изисквания (2 точки) не се изпълняват посредством твоето предложение, така че то не е меродавно. Ти всъщност искаш да изчислим делтите (промените), но ние това така или иначе ще го правим като част от процеса за анализ на данните. Това обаче няма да ни позволи да повишим точноста на измерване, защото нямаме информация за верноста на калибриращите точки.

[tsc1]

За съжаление няма как да правим нулиране преди всяко измерване. Нулирането е един от начините за КАЛИБРИРАНЕ, след като предварително на кантара сме сложили точно определено ПРЕДВАРИТЕЛНО ИЗВЕСТНО тегло. В случая слагаме на кантара 0 kg и след това с натискане на бутона премахваме ОФСЕТА (отместването на правата). За да се извърши пълноценно калибриране, след това трябва да сложим някакво точно тегло (напр. 100kg.) и посредством него да КАЛИБРИРАМЕ НАКЛОНА НА ПРАВАТА.

Тези две изисквания не се изпълняват посредством твоето предложение, така че то не е меродавно. Ти всъщност искаш да изчислим делтите (промените), но ние това така или иначе ще го правим като част от процеса за анализ на данните. Това обаче няма да ни позволи да повишим точноста на измерване.

Калибриране се прави в процеса на производство. Нулирането - в процеса на измерване. То определя не абсолютната, а относителната нула, спрямо която после мерим. С нулирането ние премахваме всички моментни грешки или ги минимизираме. Нулирайки преди всяко мерене (изместваме относителната, а не абсолютната нула), ние на практика нулираме и натрупаната до този момент грешка, включително и тази от електрониката.

[Mateev]

Прав си, но нулирането се прави с ПРЕДВАРИТЕЛНО ИЗВЕСТНО ТЕГЛО, което е 0kg. Нашият случай не е такъв. Не можеш да нулираш или калибрираш с тегло, което не го знаеш колко е в действителност.

Старото тегло е с грешка в него, новото - също, но с друга грешка. Няма как от тези две стойности да извадиш информация какви са грешките. Дори и да приемем, че грешките не са две, а една единствена, пак няма начин да извадим информация колко е тя в действителност.

С много на брой измервания можем да изчистим флуктуациите (КЛАТЕНЕ ОТ ВЯТЪРА, ЕЛЕКТРОМАГНИТНИ СМУЩЕНИЯ), но не можем да изчистим систематичните грешки (напр. НЕЛИНЕЙНОСТ, ХИСТЕРЕЗИС, ТЕМПЕРАТУРНИ ГРЕШКИ и т.н.).

[m_pchelari]

Набързо само ще се включа че бягам да храня преди 12.
Много сте прави в това което казвате. Разигравал съм го в безсънни нощи. Кантара е точен до +- 30 до 50 грама. Кантара е таурус среден клас с изкормена електроника и ардуино контролер с INA125 усилвател. Калибрирането го правих с две известни тежести и четене на показаните резултати и заместване във формулите. Не съм откривал топлата вода има го в ардуино форумите. Хората постигат точност до -+50 грама за везни от по 2 тона. Накратко ардуиното мери тежеста на всеки 2 секунди като в рамките на тези 2 секунди прави хиляди четения с интервал милисекунди после прекарва резултатите през формула за осредняване нещо подобно на плаващо средно и дава един единствен резултат на всеки 2 секунди. Тези интервали мога да си ги сменям както пожелая също и формулата за осредняване, но едва ли ще постигна по-добър резултат. Тестван е с десетки мерения на мен, жената и детето с чаши с вода с други известни тежести и прочее. Отклонения се получават на терен когато напримерно са спирали тока или комшията заварява, но те се виждат веднага, тогава се налага изключване за около минута понеже имам накичени кондензатори.
Между другото вече има готова платка за такива кантари и ардуино, китайците не си губят времето, но цялата платка струва по-малко само от INA усилвателя така че качеството е съмнително.
Няма начин в покой да няма отклонения, нали уж затова прилагат тези преизчисления с плаващото средно върху първичните данни. В кошера има 15 000 пчели които размотават стотици грамове мед и нектар в различни части на плодника. Все едно да застанеш на кантара и да си местиш тежестта от крак на крак и да не се разколебае отчитането.

[Mateev]

Много ще съм ти благодарен, ако публикуваш CSV файл от едно цяло денонощие, но с измервания през много кратък период от време (напр. 1-2 секунди). С удоволствие ще си поиграя да анализирам данните и има вероятност да ти помогна с конкретни препоръки за изчистването на флуктуациите и за изваждане на полезна информация от изчистените данни.

Иначе местенето на пчелите вътре в кошера не би трябвало да влияе върху теглото - масата им е малка и са много на брой, движещи се хаотично. Съмнявам се дали могат да предизвикат смущения, по-големи от 5-10 грама. Причината за флуктуациите е друга и много ми се изка да разбера каква е тя, но за целта искам да видя каква е честотата на колебанията, тяхната амплитуда и т.н.

[Mateev]

... Все едно да застанеш на кантара и да си местиш тежестта от крак на крак и да не се разколебае отчитането.

Дори и в този случай може да се извади информация за точното тегло на човека, само трябва да се съобрази какъв трябва да е периода на усредняванията. Взема се едно пълно колебание (положителната и отрицателната част) и като се усреднят точките от него, ще се получи точното тегло на човека.

Има и друг метод, но е малко по-сложен. Взема се ПРОИЗВОЛЕН ПЕРИОД, обхващащ някаква част от кривата на клатенето, и след това се прави СПЕКТРАЛЕН АНАЛИЗ или в математиката е известно като БЪРЗО ПРЕОБРАЗУВАНИЕ НА ФУРИЕ. Ползват се готови програми. На изхода излиза масив от стойности от типа ЧЕСТОТА, АМПЛИТУДА и ФАЗА. От амплитудата на честота 0 Hz ще се получи точното тегло на човека, и след това ще има пик на някаква честота, която честота ще е равна на честотата на колебателния процес, предизвикан от движещата се маса на човека.

[tsc1]

Прав си, но нулирането се прави с ПРЕДВАРИТЕЛНО ИЗВЕСТНО ТЕГЛО, което е 0kg. Нашият случай не е такъв. Не можеш да нулираш или калибрираш с тегло, което не го знаеш колко е в действителност.

Старото тегло е с грешка в него, новото - също, но с друга грешка. Няма как от тези две стойности да извадиш информация какви са грешките. Дори и да приемем, че грешките не са две, а една единствена, пак няма начин да извадим информация колко е тя в действителност.
......

Май не съм обяснил добре нещата. Всеки кантар има опция "ТАРА" - нулиране при някакво начално тегло. Давам пример за битов домакински кантар. Искаш да претеглиш половин кило захар, насипано в чиния. Слагаш празната чиния и везната отчита нейното тегло. Натискаш ТАРА и тя показва пак 0. Насипваш после постепенно захар, докато покаже 500гр. Същото е и тук. След всяко измерване натискаш ТАРА и кантара се нулира, заедно с всички грешки от предишното измерване. След определено време пак отчиташ показанието и пак натискаш ТАРА. Това е процеса. Отчиташ само относителната промяна.