Handleiding Coach 5



Dovnload 219.79 Kb.
Pagina4/10
Datum20.08.2016
Grootte219.79 Kb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

3.2 Natuurwetenschappelijk onderzoek (meten in Coach 5)

Hierna worden de mogelijkheden beschreven die Coach 5 biedt bij het uitvoeren van metingen en het analyseren van meetresultaten (bijvoorbeeld in het Project “Het Laboratorium”). We adviseren de onderstaande beschrijving door te lezen om een conceptueel beeld te vormen van toepassingsmogelijkheden. Start vervolgens Coach 5 “Meten en analyseren”. Doe de oefeningen in “introductie meten” om ervaring op te doen met de software. Raadpleeg de Help in de software voor verdere verdieping.


Voorbereiden van een meting


Coach 5 ondersteunt alle door CMA geleverde interfaces en dataloggers5 (zie ook http://www.cma.science.uva.nl). Ter voorbereiding van een experiment wordt een interface met bijbehorende sensoren op de PC aangesloten volgens de aanwijzingen in de hardwarehandleiding. De software kan als volgt voor meten worden ingesteld:


  • Interface kiezen

In de software is meestal al een interface geselecteerd.

D
oor met de rechtermuisknop op de bijbehorende grafische afbeelding (paneel) te klikken kan een andere interface uit een lijst worden gekozen.


Sensoren plaatsen, kiezen, wijzigen

Links van het paneel staan sensor-iconen klaar om naar het paneel te worden gesleept. Door het juiste icoon naar de ingang van de aangesloten sensor te slepen kan direct geijkt worden gemeten. De meetwaarde wordt op het icoon weergegeven, zodra deze geplaatst is. Als het gewenste sensor-icoon nog niet klaarstaat kan deze uit een lijst worden gekozen door met de rechtermuisknop op een leeg sensorvakje te klikken. Via rechtsklikken op een bestaand icoon kunnen alternatieve sensoren worden gekozen, bestaande sensoren worden toegevoegd, verwijderd of opnieuw geijkt.


Meetprocedure kiezen

De gewenste meetprocedure wordt gekozen in de activiteit-opties. Standaard staat de procedure ingesteld voor tijdgestuurd (time-based) meten. De metingen worden dan met vaste tussenpozen uitgevoerd. Daarnaast kan worden gekozen voor pulsgestuurd meten (Stapmeting). Bij pulsgestuurd meten wordt een meting pas uitgevoerd na detectie van een puls (bijvoorbeeld het meten van pH, telkens als een passerende druppel door een lichtsensor is waargenomen).



Beide meetprocedures kunnen worden ingesteld voor meten met een programma. In dat geval wordt tijdens het meten gelijktijdig een zelf te maken program­ma uitgevoerd, dat bijvoorbeeld een proces bestuurt of afgeleide grootheden be­re­kent. De meting start dan gelijktijdig met het uitvoeren van het programma.

Bij meten op tijdbasis is het bovendien nog mogelijk om handmatig te meten. Dit kan door de meetfrequentie op ‘Handmatig’ of ‘Handmatig (voor tellers)’ te zetten (zie onder voor meer details).


Een meting instellen

Via de knop “Meetinstelling” in de knoppenbalk kunnen meettijd, de meetfrequentie en de triggervoorwaarden worden ingesteld. Deze gegevens bepalen tevens het bereik van de tijd-as in een diagram en het aantal meetpunten dat tijdens een meting wordt ingelezen6. Via de meetfrequentie kan de meting ook op handmatig meten (Handmatig) of intervaltellingen (Handmatig voor tellers) worden ingesteld (zie hierna). Bij deze instellingen moet tevens het aantal monsters worden ingevuld.

D.m.v. zogenaamde triggervoorwaarden wordt een meting automatisch gestart zodra het signaal op het triggerkanaal aan de ingestelde voorwaarden voldoet.


Handmatig meten instellen

Deze optie biedt de mogelijkheid om met de hand gemeten waarden in te voeren. Zet de meetfrequentie op Handmatig. Stel ook het aantal monsters in. De meettijd wordt gebruikt om de lengte van de tijd-as te bepalen. Elke waarde van de ingestelde sensoren worden nu per muisklik bemonsterd (‘Stap-voor-stap meten’). Wanneer bovendien nog tabel– of diagramkolommen op ‘Handinvoer’ zijn ingesteld vraagt Coach de waarden van de betreffende grootheden in te typen. In het standaarddiagram worden de waarden tegen de rij-index uitgezet. De meting eindigt zodra het ingestelde aantal monsters is bereikt .


Handmatig meten (met tellers) instellen (interval-tellingen)

Kies bij de meetinstellingen voor de meetfrequentie ‘Handmatig (voor tellers)’. Stel tevens het aantal monsters in, alsmede de bemonstertijd. Coach meet nu het aantal pulsen van de teller gedurende de bemonstertijd. Deze waarde wordt opgeslagen. Ook de bemonsteringstijd wordt opgeslagen (om gemakkelijk frequentieberekeningen te kunnen doen). Hierna wordt de teller automatisch weer op nul gezet voor de volgende meting.

Als de bemonsteringstijd eveneens op ‘Handmatig’ is ingesteld, dan wordt de bemonstering zowel handmatig gestart als handmatig beëindigd.

De meting eindigt zodra het ingestelde aantal monsters is bereikt.


Let op: Een bemonstertijd van 0 sec. wordt niet geaccepteerd, omdat dit hetzelfde is als Handmatig meten (zie boven).
Meetgegevens weergeven

Door rechtsklikken op een sensor-icoon op het paneel kan een weergave (meter, waarde, diagram of tabel) voor meetwaarden worden gekozen en in een venster worden klaargezet. Zo’n standaarddiagram of –tabel heeft de tijd op de x-as (onafhankelijke variabele) en de sensorgrootheid op de y-as, behalve bij Handmatige metingen waar de rij-index op de x-as staat. Meter- en sensorwaarden worden direct in het venster getoond. Een grafiek of tabel wordt pas gevuld na het starten van een meting met de groene startknop.




  • Diagrammen instellen en weergeven

Voor een meting met meerdere sensoren op het paneel kan:

  • van iedere sensor een apart (x,t)-diagram worden gemaakt;

  • een diagram worden gemaakt met meerdere grootheden langs de y-as. Voor grootheden met een uiteenlopende schalen kunnen links en rechts van het diagram zelfs verschillende y-assen worden getoond.

  • een diagram worden gemaakt met de ene grootheid langs de x-as en de andere grootheden langs de y-as.

De herschaalknop boven in het diagram maakt een optimale schaling van assen via een muisklik mogelijk. Er zijn verschillende mogelijkheden voor diagramweergave (kleur, markering. raster en lijnweergave). Elk diagram kan gelijktijdig als tabel worden weergeven (en omgekeerd).

Tabellen klaarzetten

Een tabel met de tijd in de eerste kolom en de sensorwaarde in de tweede kolom is direct in een venster te plaatsen via een sensor-icoon op het paneel, net als bij een diagram. Omdat een tabel maximaal 8 kolommen bevat zijn de overige kolommen te vullen met formules en met andere grootheden (indien twee of meer sensoren aanwezig zijn). De indeling van de tabel is aan te passen. Een kolom kan bijvoorbeeld onzichtbaar worden gemaakt als er sprake is van een tussenresultaat dat niet getoond hoeft te worden. Een tabel is eenvoudig om te zetten in een diagram.


Uitvoeren van metingen, bewaren van meetresultaten


Metingen kunnen on-line –met een interface aan de computer– of off-line –met een datalogger los van de computer– worden uitgevoerd.
Een meting uitvoeren

Na de voorbereiding wordt een meting (zowel tijdgestuurd als pulsgestuurd) gestart door op de groene startknop in de knoppenbalk te klikken. Tijdens de meting worden de grafieken en de tabellen gevuld.

Bij metingen met dataloggers is de groene startknop vervangen door twee knoppen: een verzendknop om meetinstellingen naar de datalogger te versturen en een ontvangsknop om de meetgegevens na de meting op te halen.
Een handmatige meting uitvoeren

Bij handmatig meten verschijnt na indrukken van de groene startknop een groene knop met het cijfer “1” erin. Bij indrukken van deze knop wordt één meting uitgevoerd en Coach vraagt zonodig om de waarden van handingevoerde grootheden in te typen.


Een handmatige meting voor tellers uitvoeren

Bij handmatig meten voor tellers verschijnt na indrukken van de groene startknop een groene knop met het cijfer “1” erin. Bij indrukken van deze knop worden de waarden van de tellers gedurende de bemonstertijd bijgehouden. Hierna wordt de teller weer op 0 gesteld.

Staat bovendien nog de bemonstertijd op ‘Handmatig’, dan wordt de telling niet alleen gestart met een klik op de groene ‘1’ knop, maar ook handmatig beëindigd met een klik op de rode ‘1’ knop.
Resultaten bewaren

Een resultaat in Coach 5 is méér dan een verzameling meetgegevens. Bij het opslaan van resultaten worden bijvoorbeeld ook teksten, plaatjes en alle instellingen (afbeelding paneel met sensoren) opgeslagen.

Het is raadzaam een meetresultaat meteen na het uitvoeren van de meting te bewaren. De start van een nieuwe meting wist de waarden uit het geheugen. Grafieken van oude meetgegevens blijven wel in het diagram staan.

Een meetresultaat kan achteraf worden opgehaald voor analyse, bewerking, het toevoegen van formules e.d.. Tevens kan met de instelling van het resultaat een nieuwe meting worden uitgevoerd (hiertoe kan ook een leeg meetresultaat worden opgeslagen). Gebruikers hebben dus altijd de beschikking over zelfgemaakte instellingen zonder de originele activiteit aan te tasten.



Analyseren van meetgegevens in een diagram


Hieronder volgt een kort overzicht van de analyse-mogelijkheden. Deze mogelijkheden zijn in de software beschikbaar onder de hamerknop in een diagramvenster. Bij de analyse van een diagram dat twee of meer grafieken bevat is iedere curve apart voor analyse te selecteren.

Let op: De verwerkingsmenu’s zijn contextgevoelig en worden pas getoond als een grafiek in een venster aanwezig is.

Vergroten/verkleinen van een grafiek

O
p ieder deel van een diagram is in te zoomen. Via het herschaalknopje in het diagramvenster wordt de schaal van de x– en y-as automatisch aangepast op de maximum- en minimumwaarde van het meetresultaat. Met dit knopje kan een vergroting ook weer ongedaan worden gemaakt.
Uitlezen van waarden

Tijdens het uitlezen zijn de coördinaten van meetpunten in een diagram af te lezen. Als ook de tabel van het diagram in een venster staat dan springt de cursor in de tabel naar de rij met overeenkomstige meetgegevens. Ook in een vergroting van de grafiek is uitlezen mogelijk.


Oppervlakte onder een grafiek

Het oppervlak tussen de x-as en een zelf te selecteren gedeelte van de grafiek is af te lezen.


Helling van een raaklijn

In ieder punt van de grafiek is een hulplijn te draaien totdat deze de grafiek raakt. De coördinaten van het punt en de helling van de hulplijn zijn af te lezen.


Functiefit

Via functiefit wordt het best passende mathematische functievoorschrift bij een verzameling (meet)punten gezocht, bijvoorbeeld een lineaire functie als de meetgegevens theoretisch op een rechte lijn liggen. Aan de hand van de meetgegevens worden de coëfficiënten van een standaard mathematische functie berekend. Dat kan handmatig (zie onder) of gebeurt automatisch door op de knop ‘Auto-fit’ te drukken.

De veranderende coëfficiënten van de fit-functie worden getoond tijdens de procedure. Ook de fit-functie zelf wordt steeds opnieuw getekend. Het is een zich herhalend proces dat –als het goed is– de (meet)punten steeds beter benadert. De berekening kan altijd worden onderbroken door ingedrukt te houden.

Een getal rechtsonderaan geeft de kwaliteit van de benadering aan. Des te dichter dit getal bij 0 ligt des te beter de benadering.


Na afloop van het fitproces kan de fit-curve aan het diagram worden toegevoegd, of de originele grafiek vervangen.
Let op: De optie ‘Auto-fit’ kan bij benaderen van een periodieke functie met een sinusfunctie problemen opleveren: een goede benadering wordt dan niet gevonden. Wanneer u d.m.v. handmatige fit de coëfficiënten van de gezochte functie een beetje ‘op weg helpt’, zal de auto-fit de goede benadering wel kunnen vinden.


Handmatige fit

Handmatig fitten kan soms nodig zijn om het automatisch fitten ‘op gang’ te helpen. Het helpt ook om vooraf geschikte startwaarden voor coëfficiënten te kiezen. De handelingen die bij handmatig fitten kunnen worden uitgevoerd zijn:



  • Verschuiven – de grafiek kan worden verschoven door een punt van de curve (buiten de punaise) te verslepen. Over het algemeen is alleen verschuiven niet voldoende om een redelijke benadering te verkrijgen.

  • Punt fixeren – om de grafiek te kunnen rekken (zie het volgende punt) moet de fit-curve met één punt vast zitten. (Dit is meestal ook een punt van de te benaderen grafiek). Verplaats de ‘punaise’ over de curve door deze te slepen, bijvoorbeeld naar een punt waar de fitcurve en de te benaderen grafiek elkaar snijden. Met een muisklik op de punaise zet u deze vast (met een volgende muisklik kunt u de punaise weer ‘loshalen’). Daarna kunt u de fitcurve rekken.

  • Rekken – Na een punt gefixeerd te hebben kan de fitcurve gerekt worden door een punt van de curve (buiten de punaise) te verslepen.

In het geval van het functietype f(x) = a.x (rechte lijn door de oorsprong) kan de fit-curve alleen gedraaid worden rond het vaste punt. Bij alle andere functie­typen heeft rekken ook gevolgen voor de kromming van de fit-curve. Bij de sinus heeft dit tevens tot gevolg dat de periode van de grafiek wordt aangepast. Het gefixeerde punt zal altijd op de curve blijven liggen.
Om tot een goede handmatige fit te komen moet de cyclus Verschuiven – Punt fixeren – Rekken meestal enige malen herhaald worden. De coëfficiënten weerspiegelen de veranderingen in de fit-curve. Het is ten alle tijde mogelijk op ‘Auto-fit’ te drukken. Coach 5 neemt dan de resultaten van het hand-fitten als startpunt bij het zoeken naar een betere benadering.



Signaalanalyse (Fourieranalyse en Lineaire predictie)

Voor periodieke signalen wordt het frequentiespectrum berekend en grafisch afgebeeld. Langs de x-as staat de frequentie, langs de y-as de intensiteit. De schaal langs de y-as kan lineair of logaritmisch zijn. De Fourier-analyse is snel, maar heeft een laag oplossend vermogen. De Lineaire Predictie is minder snel, maar levert –afhankelijk van het aantal coëfficiënten– een meer gedetailleerd spectrum op. Lineaire predictie is bij klankanalyse handig voor het zoeken van formanten (de omhullende) van het frequentiespectrum.

Het spectrum kan als nieuw diagram in een venster worden gezet.


Bewerken van meetgegevens in een diagram
In het algemeen spreken we van het ‘bewerken van meetgegevens’ als het resultaat een veranderde of een nieuwe verzameling gegevens is. Bij verschillende bewerkingen is er de mogelijkheid om de bewerkte grafiek aan het diagram toe te voegen of in een nieuw diagram weer te geven. Deze bewerking wordt dan bij volgende meting automatisch (al tijdens de meting!) uitgevoerd.

Punten selecteren

De geselecteerde punten zijn te bewaren of juist weg te gooien. De selectie gebeurt punt voor punt of door het aangeven van een gebied.

Benadering

Benadering van de meetgegevens door een vloeiende curve via ‘Spline’ of ‘Bezier’. De meetgegevens worden vervangen door een curve met standaard 500 punten (dit aantal is instelbaar). De benadering wordt steeds uitgevoerd op alle kolommen met (meet)gegevens.


Filteren

Verwijdering van ruis uit de grafiek. De mate van ruisonderdrukking is instelbaar. Ook tijdens de meting kan al een filtering worden uitgevoerd.



Afgeleide

Berekening van de afgeleide grafiek. De afgeleide is aan het diagram toe te voegen. Tijdens een volgende meting verschijnt de afgeleide dan automatisch. Van de afgeleide kan ook een apart diagram worden gemaakt. De tweede afgeleide is simpelweg de afgeleide van de afgeleide. Aan het maken van een afgeleide gaat dikwijls een filtering vooraf. Ook de combinatie van “filtering” en “afgeleide” kan al tijdens de meting worden uitgevoerd.


Integraal

Bepaling van de geïntegreerde functie van de grafiek (zie verder afgeleide).



Tabellen bewerken

Waarde wijzigen, leegmaken van een cel

De waarde in een cel is direct in het tabelvenster overschrijfbaar, evenzo kan een cel of een blok cellen worden leeggemaakt.
Rijbewerkingen

Voor het tussenvoegen, verwijderen of sorteren van rijen is de optie “Rijen” in het tabelvenster beschikbaar. Rijen kunnen als aaneengesloten blok of met tussenliggende intervallen worden verwijderd. Het is bijvoorbeeld mogelijk om alle oneven rijen te verwijderen. Met het oog op datareductie kan het verwijderen van rijen dus een alternatief zijn voor “Punten selecteren”.

Om te sorteren moet eerst een kolom worden gekozen. De waarden in deze kolom worden op volgorde gezet (oplopend of aflopend). Bij deze herrangschikking worden alle waarden in een rij verplaatst. Sorteren heeft dus invloed op alle kolommen!
Importeren en exporteren van (meet)gegevens
Via een tabel kunt u verschillende formaten van gegevens importeren. ASCII tabellen, op elke manier opgemaakt (bv. kolommen gescheiden door tabs, komma’s of een willekeurig ander karakter), Coach 5/ Coach Junior en IP-Coach 4 databestanden en DIF formaat. Zo kunnen bijvoorbeeld tabellen met meetgegevens van Internet worden bewerkt in Coach (na import). Ook kunt u gegevens exporteren in ASCII– of DIF-formaat.


De formule-editor.




Formules toevoegen, ondermeer m.b.v. een formule editor


Allerlei formules (rekenkundige bewerkingen, wiskundige functies e.d.) zijn met een formule-editor in kolommen te plaatsen.

Formules worden bij volgende metingen automatisch uitgevoerd. De resultaten kunnen ook als grafiek in het diagram verschijnen.





1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


De database wordt beschermd door het auteursrecht ©opleid.info 2017
stuur bericht

    Hoofdpagina