Sistop Tests

Um wirklich sicher zu stellen, dass die Messungen korrekt und wiederholgenau sind, waren einige Tests notwendig.

Als ersten Test habe ich eine herkömmliche Stoppuhr mit der Sistop-Uhr verbunden. Dafür steht der Open-Drain-Ausgang am Test-Connector zur Verfügung. Bei Unterbrechung des aktiven Sensors (Sensor 1) wird der Pin für einige Millisekunden aktiviert. So lassen sich die Messungen beider Uhren vergleichen.

Auf diese Weise lässt sich verifizieren, ob im relevanten Messbereich von etwa ein bis zwei Minuten die Messungen exakt sind keine und zufälligen Fehler, z.B. durch Speicherüberläufe auftreten. Allerdings sind dazu sehr viele Messungen notwendig, weshalb die Zeitnahme zu jedem Training eingesetzt wird.

Der wichtigste Test jedoch ist die Wiederholgenauigkeit. Dazu habe ich an einen Schrittmotor eine Fahne montiert. Ein Sensor musste von der Lichtschranke weggebaut und an Winkeln angebracht werden, damit die Fahne beide Sensoren unterbrechen kann. Die Bilder zeigen den Versuchsaufbau in meiner (nicht aufgeräumten) Werkstatt. Angesteuert wird der Schrittmotor über eine Treiberstufe, die an einen Arduino Mega angeschlossen ist. Über Potis kann man die Geschwindigkeit eingestellen, allerdings nur in einem engen Bereich.

Die Masse der Fahne und der "Wuchtgewichte" ist relativ groß. Der Schrittmotor muss sie in jedem Schritt beschleunigen und bremsen. Um präzise über einen großen Geschwindigkeitsbereich fahren zu können wäre ein relativ schwerer Motor notwendig, der über genügend Steifigkeit verfügt.

Die Drehfrequenz des Motors wird so eingestellt, dass er flüssig dreht. Alle Zeiten werden an den Sistop Manager übertragen, müssen jedoch nicht manuell eingetragen werden, da im Logfile alle Vorgänge festgehalten werden. Zusätzlich überträgt die Stoppuhr noch den Stand des Zykluszählers im Augenblick der Messung. Dadurch lassen sich die Zeiten im 1.024 ms Raster messen und das vollautomatisch.

Das Ergebnis des Tests zeigte, dass die Standardabweichung 0.84ms beträgt. Bei einer Toleranz von 9.9 ms heißt das, dass 5-Sigma an Wiederholgenauigkeit erreicht werden, was wiederum bedeutet eine von 1.7 Millionen Messungen wird außerhalb des Vertrauensbereiches liegen.

Diese Betrachtung gilt für den gesamten Versuchsaufbau, d.h. in dieses Ergebnis fließen auch die Fehler des Motors und dessen Ansteuerung ein. Es ist deshalb davon auszugehen dass die Genauigkeit der Uhr um einiges höher ist.

Dieser automatisierte Test ist bestens geeignet Softwareänderungen in der Firmware der Stoppuhr abzusichern.